La tendencia de desarrollo de las redes de fibra óptica:
1. El modo de multiplexación por división de tiempo (TDM) se está desarrollando hacia sistemas de velocidad ultraalta:
Desde la perspectiva del desarrollo de las telecomunicaciones en las últimas dos décadas, la demanda de capacidad de red y la mejora de la tasa de transmisión han sido un par de contradicciones principales. El desarrollo de las comunicaciones tradicionales por fibra óptica siempre se ha basado en el método de multiplexación por división de tiempo eléctrica (TDM). Cuando la velocidad de transmisión aumenta 4 veces, el costo por bit de transmisión disminuye aproximadamente entre un 30 y un 40%. de sistemas de alta velocidad de bits generalmente aumentan exponencialmente.
Los sistemas de comunicación de fibra óptica de alta velocidad pueden mejorar los beneficios económicos, y el desarrollo de sistemas de comunicación de fibra óptica hacia la velocidad ultraalta es una tendencia de desarrollo inevitable. Con el desarrollo de la tecnología, los cuellos de botella electrónicos se han ido superando uno por uno. La velocidad de código de transmisión de los sistemas de comunicación de fibra óptica comerciales era inicialmente de 44,736 Mb/s. Después de años de desarrollo gradual, la velocidad de código ha seguido aumentando. es de 2,5 Gb/s para sistemas de alta velocidad. Los sistemas de alta velocidad con una velocidad de código de 10 Gb/s se han probado con éxito y se han equipado ampliamente en redes de comunicación de fibra óptica.
Utilizando tecnología de modulación externa, tecnología de compensación de dispersión y tecnología de filtrado de emisión espontánea amplificada (ASE), la velocidad de código puede alcanzar los 40 Gb/s. Actualmente, las señales de 40 Gb/s e incluso 40 Gb/s se pueden transmitir de manera confiable y segura. sin errores. La tecnología de señal ha sido probada con éxito y se ha convertido en un sistema comercial.
Se ha realizado el experimento de transmitir señales de ondas de luz de 80 Gb/s en una sola fibra óptica. Con el desarrollo de la tecnología, esta tecnología se pondrá en uso comercial en un futuro próximo. En la actualidad, los sistemas de velocidad ultraalta por encima de 100 Gb/s se encuentran en proceso experimental, y el desarrollo de sistemas de velocidad ultraalta sigue siendo la dirección de desarrollo futuro de la industria.
2. El método de multiplexación por división de longitud de onda (WDM) se está desarrollando en la dirección de la densidad:
El potencial de expansión del método de multiplexación por división de tiempo eléctrico (TDM) se está acercando al límite. Sin embargo, el potencial de expansión de los recursos de ancho de banda de fibra óptica solo se utiliza menos de 1, y todavía quedan 99 recursos por explorar. Si se transmiten simultáneamente múltiples señales de fuentes de luz de diferentes longitudes de onda a través de una fibra óptica, la capacidad de transmisión de información de la fibra óptica se puede aumentar considerablemente. Ésta es la idea básica de la multiplexación por división de longitud de onda (WDM).
Los principales beneficios de utilizar un sistema de multiplexación por división de longitud de onda son: ① Puede aprovechar al máximo los enormes recursos de ancho de banda de la fibra óptica, de modo que la capacidad se puede ampliar rápidamente de varias veces a cientos de veces; Puede ahorrar una gran cantidad de fibra óptica y fibra durante la transmisión de larga distancia de gran capacidad, lo que reduce en gran medida los costos de transmisión. ③ No tiene nada que ver con la velocidad de la señal y el método de modulación eléctrica, y es un medio conveniente para introducir nueva banda ancha; ④ Utilizando la red WDM para lograr conmutación y recuperación, se espera lograr una fibra óptica transparente y de alta supervivencia en la red futura.
De acuerdo con las especificaciones técnicas del sistema WDM recomendado por ITU-T, la frecuencia central estándar es actualmente de 196,10 ~ 192,10 THz (la longitud de onda es de 1528,77 ~ 1560,61 nm), el espaciado de canales es de 25 GHz y 160 canales. se puede configurar. Teniendo en cuenta que el WDM multicanal está sujeto a diversas limitaciones técnicas y económicas, como el ancho de banda disponible de EDFA y el costo de los filtros ópticos de banda estrecha, el nivel práctico actual utiliza ampliamente 16 ondas, 32 ondas, 40 ondas y 64 ondas. , y sistemas de 80 ondas, el más alto puede alcanzar 160 ondas, y los sistemas formados incluyen 32 × 2,5 Gb/s, 40 × 10 Gb/s y 80 × 10 Gb/s. En la actualidad, el sistema experimental de 160 ×. También se ha desarrollado con éxito 80 Gb/s. El nivel de investigación en el laboratorio es aún mayor y constantemente se utilizan comercialmente sistemas de ondas de luz de mayor nivel.
3. Constantemente se desarrollan nuevas fibras ópticas:
Las fibras ópticas son la base física para construir una nueva generación de redes. La fibra óptica monomodo tradicional G.652 ha estado expuesta a su incapacidad para adaptarse al desarrollo de la red de transmisión de larga distancia de ultra alta velocidad mencionada anteriormente. El desarrollo de nuevas fibras ópticas se ha convertido en una parte importante del desarrollo. de infraestructura de red de próxima generación.
Con el fin de adaptarse a las diferentes necesidades de desarrollo de las redes troncales y de área metropolitana, la fibra óptica de dispersión distinta de cero (fibra óptica G.655) se ha utilizado ampliamente en las redes de comunicación de fibra óptica WDM. La fibra óptica de dispersión distinta de cero (fibra óptica G.655) exhibe un cierto valor de dispersión en la región de longitud de onda operativa cercana a 1550 nm, que es suficiente para suprimir efectos no lineales como la mezcla de cuatro ondas y la modulación de fase cruzada, al tiempo que satisface las necesidades de direcciones de desarrollo TDM y DWDM.
La fibra óptica de onda completa (fibra óptica de pico de absorción libre de agua) también se desarrolla y aplica constantemente. La llamada fibra óptica de onda completa intenta eliminar el pico de absorción de agua cerca de 1385 nm, ampliando en gran medida el espectro disponible de fibra óptica, y se utiliza para afrontar el complejo y cambiante entorno empresarial al que se enfrentan las redes del área metropolitana. En la actualidad, existen dos formas principales de aumentar la capacidad máxima de transmisión de las comunicaciones por fibra óptica: una es aumentar la velocidad del código de transmisión y la otra es aumentar la cantidad de ondas de luz transmitidas. Dado que mover el tráfico de manera eficiente dentro y fuera de la fibra óptica es un factor crítico en el diseño de la red, el uso de tecnología DWDM con cientos de longitudes de onda multiplexadas sería una solución prometedora. Por lo tanto, se ha vuelto fundamental desarrollar fibras ópticas con una banda de ondas utilizable lo más amplia posible, y en esta situación nacieron las fibras ópticas de onda completa.
El uso de fibra óptica de onda completa puede extender la longitud de onda a 1260 ~ 1675 nm, con un ancho máximo de 415 nm. En la actualidad, la mayoría de las comunicaciones por fibra óptica en varios países se utilizan en las bandas C (1530 ~ 1565 nm) y L (1565 ~ 1625 nm), y solo una pequeña parte de ellas se utilizan y la mayoría de las frecuencias no se utilizan. Generalmente, el ancho de 415 nm se divide en seis bandas: O, E, S, C, L y U. Si el rango de longitud de onda de la fibra óptica monomodo con rango de longitud de onda extendido es de 1260 a 1675 nm, el rango de longitud de onda aplicable alcanza los 415 nm. , el sistema DWDM se abre de acuerdo con el intervalo de longitud de onda de 50 GHz (0,4 nm), y el número de longitudes de onda permitidas para multiplexarse puede llegar a 1000 canales, calculado en base a la velocidad actual de un solo canal de 80 Gb/s. Comunicación de fibra única de fibra monomodo con longitud de onda extendida. La capacidad total es de más de 1000 × 80 Gb/s.
Con la llegada de nuevas fibras ópticas, nuevos dispositivos ópticos y nuevos métodos de modulación, los récords más altos de DWDM en cuanto a velocidad de transmisión de un solo canal, número de longitudes de onda multiplexadas y distancia de transmisión seguirán actualizándose.
4. Tecnología de Internet:
En la actualidad, varias instituciones nacionales de investigación científica han invertido en la investigación y el desarrollo de IP sobre WDM y son responsables del desarrollo de la Red de Información de China ( CAINONET) Varias unidades incluso han considerado IP sobre WDM como el principal objeto de servicio después de la finalización de CAINONET. Al mismo tiempo, CAINONET también acerca WDM a las redes de área metropolitana y a las redes empresariales. Mostrará su encanto incomparable a los operadores de telecomunicaciones y hará que los operadores de telecomunicaciones consideren aplicar la tecnología WDM en las redes de área metropolitana y empresariales. redes.
5. Desarrollo de la tecnología de red de acceso de usuarios de fibra óptica:
La red de acceso es el último kilómetro de la autopista de la información. La red de acceso compuesta por cables de cobre se ha convertido en un cuello de botella para la transmisión de señales de banda ancha. Para satisfacer las necesidades del desarrollo de las comunicaciones, nuestro país está intensificando la transformación y construcción de redes de acceso, sustituyendo paulatinamente los cables de cobre por fibras ópticas y extendiendo la fibra óptica hasta los hogares. Existen varias soluciones para realizar una red de acceso de banda ancha, entre las cuales el acceso por fibra óptica es la solución que mejor puede adaptarse al desarrollo futuro.
La denominada red de acceso de usuarios de fibra óptica (OFSAN) es un tipo de red de acceso de usuarios que utiliza la fibra óptica como medio de transmisión y la luz como portador de información. OFSAN se caracteriza por su gran escala, tecnología compleja y enormes requisitos de inversión. El desarrollo de redes de usuarios de fibra óptica en varios países del mundo es muy diferente. OFSAN es uno de los puntos calientes actuales en el desarrollo y construcción de países avanzados. La construcción de OFSAN es una condición necesaria para formar una red totalmente óptica junto con la red de transmisión troncal y la red de conmutación.
6. Las enormes ventajas de la red de acceso de usuarios de fibra óptica:
OFSAN tiene las siguientes ventajas en comparación con otras redes de acceso de usuarios.
(1) Enorme ancho de banda Debido al enorme potencial de ancho de banda de la fibra óptica (generalmente al menos del orden de Tb/s), la red de acceso de usuarios de fibra óptica tiene una capacidad asombrosa y puede lograr banda ancha de alta calidad. transmisión de información multimedia interactiva, eliminando así el efecto de cuello de botella de las redes de acceso de usuarios comunes, existen muchos tipos de servicios de información, y OFSAN evolucionará desde un único servicio telefónico tradicional (POTS) hasta un servicio integral de información de banda ancha, incluidos varios tipos de. información, llamadas telefónicas, imágenes y otras interacciones de banda ancha información multimedia.
(2) Seguridad y confidencialidad OFSAN es seguro, confiable y altamente confidencial Actualmente, no existe ningún medio adecuado para escuchar la información transmitida en el cable óptico.
(3) Escalable. Mediante la tecnología de multiplexación por división de longitud de onda se puede duplicar el ancho de banda utilizado sin necesidad de sustituir líneas de cable óptico.
(4) Larga distancia de transmisión La red cubre un rango relativamente grande En comparación con otros tipos de redes de acceso, la distancia para la transmisión de información en la red es relativamente larga.
(5) El protocolo de comunicación es el mismo. Se puede utilizar la misma tecnología de fibra óptica y protocolo de comunicación que la red troncal.
Por lo tanto, desarrollar redes de acceso de banda ancha de acuerdo con las condiciones locales y, en última instancia, llevar la fibra óptica hasta el hogar es la dirección del desarrollo de las redes de acceso.
7. Red óptica de nueva generación:
La red de transporte óptica tradicional solo proporciona ancho de banda original y carece de la inteligencia requerida por los servicios de capa superior. El ancho de banda se proporciona principalmente mediante modos de conexión de enlace óptico fijo configurados estáticamente, que no pueden asignar recursos dinámicamente en función de las fluctuaciones comerciales y los cambios en tiempo real en la topología de la red. Además, este método de configuración estática debe completarse manualmente, lo que no solo es lento e ineficiente, sino que también carece de la escalabilidad correspondiente para adaptarse a los cambios de topología de la red y no puede adaptarse al desarrollo de los servicios de datos y su inherente aleatoriedad y ráfaga. es necesario ajustar e innovar fundamentalmente el diseño general de la red, los métodos de red, el control y la gestión de la red.
Esto ha impulsado un nuevo tipo de sistema de red, que es la Red de Transporte con Conmutación Automática (ASTN). Entre ellos, ASTN basada en OTN, también conocida como red óptica de conmutación automática (ASON), es un gran avance en la tecnología de redes de transporte ópticas modernas. Su núcleo radica en la introducción de tecnología de control para realizar la conmutación automática.
8. Aplicación de nuevos dispositivos y altas tecnologías y redes de comunicación totalmente ópticas:
Debido a los rápidos cambios en la ciencia y la tecnología, continuamente se desarrollan con éxito nuevos dispositivos, de diversas alturas y Se investigan constantemente nuevas tecnologías y su uso gradual en las comunicaciones por fibra óptica seguramente aumentará aún más la capacidad de las comunicaciones por fibra óptica.
En los últimos años, el desarrollo de nuevas tecnologías y nuevos dispositivos ha ido haciendo realidad las redes de comunicación totalmente ópticas. Estas tecnologías incluyen tecnología de amplificación óptica, tecnología de compensación de dispersión, tecnología de conmutación óptica, tecnología de interconexión óptica, tecnología de procesamiento óptico, etc. La realización de las tecnologías anteriores se basa en el rápido desarrollo de dispositivos optoelectrónicos en los últimos años. Por lo tanto, conducirá inevitablemente a una mejora en el nivel de los sistemas comerciales de comunicación por fibra óptica, y las redes de comunicación totalmente ópticas se convertirán en una tendencia inevitable en el desarrollo.