Волоконно-оптическая связь
Волоконно-оптическая связь — это метод передачи информации из одного места в другое путем отправки импульсов инфракрасного или видимого света через оптическое волокно . [1] [2] Свет — это форма несущей волны , которая модулируется для передачи информации. [3] Оптоволокно предпочтительнее электрического кабеля высокая пропускная способность , большое расстояние или устойчивость к электромагнитным помехам . , когда требуется [4] Этот тип связи может передавать голос, видео и телеметрию через локальные сети или на большие расстояния. [5]
Оптическое волокно используется многими телекоммуникационными компаниями для передачи телефонных сигналов, интернет-связи и сигналов кабельного телевидения. Исследователи из Bell Labs достигли рекордного соотношения пропускной способности и расстояния, составившего более 100 петабит × километров в секунду, используя оптоволоконную связь. [6] [ нужен лучший источник ]
Фон
[ редактировать ]Впервые разработанная в 1970-х годах оптоволокно произвела революцию в телекоммуникационной отрасли и сыграла важную роль в наступлении информационной эпохи . [7] Благодаря своим преимуществам перед электрической передачей оптические волокна в значительной степени заменили медные провода в магистральных сетях в развитых странах . [8]
Процесс связи с использованием оптоволокна включает в себя следующие основные этапы:
- создание оптического сигнала с использованием передатчика, [9] обычно от электрического сигнала
- передача сигнала по волокну, гарантируя, что сигнал не станет слишком искаженным или слабым
- получение оптического сигнала
- преобразование его в электрический сигнал
Приложения
[ редактировать ]Оптическое волокно используется телекоммуникационными компаниями для передачи телефонных сигналов, интернет-связи и сигналов кабельного телевидения. Он также используется в других отраслях, включая медицину, оборону, правительство, промышленность и коммерческую деятельность. Помимо телекоммуникационных целей, он используется в качестве световодов, инструментов визуализации, лазеров, гидрофонов для сейсмических волн, SONAR, а также в качестве датчиков для измерения давления и температуры.
Из-за меньшего затухания и помех оптическое волокно имеет преимущества перед медным проводом при передаче на большие расстояния и с высокой пропускной способностью. Однако развитие инфраструктуры в городах является относительно сложным и трудоемким процессом, а оптоволоконные системы могут быть сложными и дорогими в установке и эксплуатации. Из-за этих трудностей первые волоконно-оптические системы связи в основном устанавливались на большие расстояния, где их можно было использовать на полную мощность передачи, что компенсировало возросшую стоимость. Цены на оптоволоконную связь значительно снизились с 2000 года. [10]
Стоимость прокладки оптоволокна в домах в настоящее время стала более рентабельной, чем стоимость развертывания медной сети. Цены упали до 850 долларов за абонента в США и еще ниже в таких странах, как Нидерланды, где затраты на земляные работы низкие, а плотность застройки высокая. [ нужна ссылка ]
С 1990 года, когда системы оптического усиления стали коммерчески доступными, телекоммуникационная отрасль проложила обширную сеть междугородных и трансокеанских волоконно-оптических линий связи. К 2002 году была завершена межконтинентальная сеть длиной 250 000 км подводного кабеля связи с пропускной способностью 2,56 Тбит /с, и хотя конкретные мощности сети являются конфиденциальной информацией, отчеты об инвестициях в телекоммуникации показывают, что пропускная способность сети резко возросла с 2004 года. [11] По состоянию на 2020 год по всему миру проложено более 5 миллиардов километров оптоволоконного кабеля. [12]
История
[ редактировать ]В 1880 году Александр Грэм Белл и его помощник Чарльз Самнер Тейнтер создали очень раннего предшественника оптоволоконной связи, фотофон , в недавно созданной Беллом лаборатории Вольта в Вашингтоне, округ Колумбия. Белл считал это своим самым важным изобретением. Устройство позволяло передавать звук по лучу света. 3 июня 1880 года Белл провел первую в мире беспроводную телефонную связь между двумя зданиями, находящимися на расстоянии около 213 метров друг от друга. [13] [14] Из-за использования атмосферной среды передачи фотофон не окажется практичным до тех пор, пока достижения в области лазерных и оптоволоконных технологий не позволят обеспечить безопасную передачу света. Первое практическое применение фотофона произошло в военных системах связи много десятилетий спустя. [15]
В 1954 году Гарольд Хопкинс и Нариндер Сингх Капани показали, что рулонное стекловолокно позволяет передавать свет. [16] Дзюнъити Нисидзава , японский учёный из Университета Тохоку , предложил использовать оптические волокна для связи в 1963 году. [17] Нисидзава изобрел PIN-диод и статический индукционный транзистор , которые внесли свой вклад в развитие оптоволоконной связи. [18] [19]
В 1966 году Чарльз К. Као и Джордж Хокхэм из Standard Telecommunication Laboratories показали, что потери в 1000 дБ/км в существующем стекле (по сравнению с 5–10 дБ/км в коаксиальном кабеле) происходят из-за загрязнений, которые потенциально можно удалить.
Оптическое волокно с достаточно низким затуханием для целей связи (около 20 дБ /км) было разработано в 1970 году компанией Corning Glass Works . В то же время GaAs были разработаны полупроводниковые лазеры , компактные и поэтому пригодные для передачи света по оптоволоконным кабелям на большие расстояния.
В 1973 году компания Optelecom , Inc., соучредителем которой является изобретатель лазера Гордон Гулд , получила контракт от ARPA на одну из первых систем оптической связи. Разработанная для армейского ракетного командования в Хантсвилле, штат Алабама, система предназначалась для того, чтобы позволить ракете малой дальности с видеообработкой связываться с землей с помощью лазера посредством оптического волокна длиной пять километров, которое разматывалось от ракеты во время ее полета. [20] Затем Optelecom поставила Chevron первую коммерческую систему оптической связи. [21]
После периода исследований, начавшихся с 1975 года, была разработана первая коммерческая волоконно-оптическая телекоммуникационная система, работающая на длине волны около 0,8 мкм и использующая полупроводниковые лазеры GaAs. Эта система первого поколения работала со скоростью передачи данных 45 Мбит/с с расстоянием между ретрансляторами до 10 км. Вскоре, 22 апреля 1977 года, компания General Telephone and Electronics отправила первый прямой телефонный трафик по оптоволоконному кабелю со скоростью 6 Мбит/с в Лонг-Бич, Калифорния. [ нужна ссылка ]
контракт на разработку, В октябре 1973 года Corning Glass подписала с CSELT и Pirelli направленный на тестирование оптоволокна в городских условиях: в сентябре 1977 года второй кабель в этой серии испытаний, получивший название COS-2, был экспериментально проложен по двум линиям длиной 9 км. ) в Турине , впервые в большом городе, на скорости 140 Мбит/с. [22]
Второе поколение волоконно-оптической связи было разработано для коммерческого использования в начале 1980-х годов, работало на длине волны 1,3 мкм и использовало полупроводниковые лазеры InGaAsP. Эти ранние системы изначально были ограничены дисперсией многомодового волокна , и в 1981 году было обнаружено, что одномодовое волокно значительно улучшает производительность системы, однако разработать практические разъемы, способные работать с одномодовым волокном, оказалось сложно. Канадский поставщик услуг SaskTel завершил строительство самой длинной на тот момент коммерческой оптоволоконной сети в мире, которая охватывала 3268 км (2031 миль) и связывала 52 населенных пункта. [23] К 1987 году эти системы работали со скоростью передачи данных до 1,7 Гбит / с с расстоянием между ретрансляторами до 50 км (31 миль).
Первым трансатлантическим телефонным кабелем, в котором использовалось оптическое волокно, был ТАТ-8 , основанный на Desurvire оптимизированной технологии лазерного усиления . Введен в эксплуатацию в 1988 году.
Волоконно-оптические системы третьего поколения работали на длине волны 1,55 мкм и имели потери около 0,2 дБ/км. Это развитие было стимулировано открытием Пирсоллом арсенида индия-галлия и разработкой фотодиода из арсенида индия-галлия. Инженеры преодолели более ранние трудности с распространением импульса с помощью обычных полупроводниковых лазеров InGaAsP на этой длине волны, используя волокна со смещенной дисперсией, разработанные для обеспечения минимальной дисперсии на длине волны 1,55 мкм, или ограничивая спектр лазера одной продольной модой . Эти разработки в конечном итоге позволили системам третьего поколения работать на коммерческой основе со скоростью 2,5 Гбит / с с расстоянием между репитерами более 100 км (62 мили).
В четвертом поколении волоконно-оптических систем связи использовалось оптическое усиление для уменьшения необходимости в повторителях и мультиплексирование с разделением по длине волны (WDM) для увеличения емкости данных . Внедрение WDM положило начало оптическим сетям , поскольку WDM стал предпочтительной технологией для расширения полосы пропускания оптоволокна. [24] Первой на рынок с плотной системой WDM была компания Ciena Corp. в июне 1996 года. [25] Внедрение оптических усилителей и WDM привело к тому, что пропускная способность системы удваивалась каждые шесть месяцев с 1992 года, пока к 2001 году не была достигнута скорость передачи данных 10 Тбит/с. В 2006 году скорость передачи данных 14 Тбит/с была достигнута на расстоянии 160 км ( 99 миль) линия с использованием оптических усилителей. [26] По состоянию на 2021 год [update]Японские ученые передали 319 терабит в секунду на расстояние 3000 километров с помощью четырехжильных оптоволоконных кабелей стандартного диаметра. [27]
Основное внимание при разработке пятого поколения волоконно-оптической связи уделяется расширению диапазона длин волн, в котором может работать система WDM . Обычное окно длин волн, известное как диапазон C, охватывает диапазон длин волн 1525–1565 нм, а сухое волокно имеет окно с низкими потерями, что обещает расширение этого диапазона до 1300–1650 нм. [ нужна ссылка ] Другие разработки включают концепцию оптических солитонов — импульсов, которые сохраняют свою форму за счет противодействия эффектам дисперсии с нелинейными эффектами волокна за счет использования импульсов определенной формы.
В конце 1990-х по 2000 год отраслевые промоутеры и исследовательские компании, такие как KMI и RHK, предсказывали значительный рост спроса на полосу пропускания связи из-за более широкого использования Интернета и коммерциализации различных потребительских услуг, требующих высокой пропускной способности, таких как видео по запросу. . Трафик данных Интернет-протокола рос в геометрической прогрессии, быстрее, чем увеличивалась сложность интегральных схем согласно закону Мура . Однако с момента краха пузыря доткомов до 2006 года основной тенденцией в отрасли была консолидация фирм и перенос производства за границу для снижения затрат. Такие компании, как Verizon и AT&T, воспользовались преимуществами оптоволоконной связи для доставки различных услуг высокоскоростной передачи данных и широкополосной связи в дома потребителей.
Технология
[ редактировать ]Современные волоконно-оптические системы связи обычно включают оптические передатчики, которые преобразуют электрические сигналы в оптические сигналы, оптоволоконные кабели для передачи сигнала, оптические усилители и оптические приемники для преобразования сигнала обратно в электрический сигнал. Передаваемая информация обычно представляет собой цифровую информацию, генерируемую компьютерами или телефонными системами .
Передатчики
[ редактировать ]
Наиболее часто используемыми оптическими передатчиками являются полупроводниковые устройства, такие как светоизлучающие диоды (СИД) и лазерные диоды . Разница между светодиодами и лазерными диодами заключается в том, что светодиоды излучают некогерентный свет , а лазерные диоды — когерентный свет. Для использования в оптической связи полупроводниковые оптические передатчики должны быть компактными, эффективными и надежными, работать в оптимальном диапазоне длин волн и иметь прямую модуляцию на высоких частотах.
В своей простейшей форме светодиод излучает свет посредством спонтанного излучения — явления, называемого электролюминесценцией . Излучаемый свет некогерентен и имеет относительно широкую спектральную ширину 30–60 нм. [а] Большая ширина спектра светодиодов подвержена более высокой дисперсии волокон, что значительно ограничивает их произведение скорости передачи данных на расстояние (обычная мера полезности). Светодиоды подходят в первую очередь для приложений в локальных сетях со скоростью передачи данных 10–100 Мбит/с и дальностью передачи в несколько километров.
Передача света светодиодами неэффективна: только около 1% входной мощности, или около 100 микроватт, в конечном итоге преобразуется в передаваемую мощность, передаваемую по оптическому волокну. [28]
Были разработаны светодиоды, в которых используется несколько квантовых ям для излучения света на разных длинах волн в широком спектре, и в настоящее время они используются в локального мультиплексирования с разделением по длине волны приложениях (WDM).
Светодиоды были в значительной степени вытеснены лазерами поверхностного излучения с вертикальным резонатором (VCSEL), которые обеспечивают улучшенную скорость, мощность и спектральные свойства при аналогичной стоимости. Однако из-за своей относительно простой конструкции светодиоды очень полезны для очень недорогих приложений. Обычно используемые классы полупроводниковых лазерных передатчиков, используемых в волоконной оптике, включают VCSEL, Фабри-Перо и лазер с распределенной обратной связью .
Полупроводниковый лазер излучает свет посредством вынужденного излучения , а не спонтанного излучения, что приводит к высокой выходной мощности (~ 100 мВт), а также к другим преимуществам, связанным с природой когерентного света. Выходной сигнал лазера относительно направлен, что обеспечивает высокую эффективность связи (~ 50%) с одномодовым волокном. Обычные устройства VCSEL также хорошо сочетаются с многомодовым оптоволокном. Узкая спектральная ширина также обеспечивает высокую скорость передачи данных, поскольку снижает эффект хроматической дисперсии . Кроме того, полупроводниковые лазеры можно модулировать непосредственно на высоких частотах из-за короткого времени рекомбинации .
Лазерные диоды часто имеют прямую модуляцию , то есть светоотдача контролируется током, подаваемым непосредственно на устройство. Для очень высоких скоростей передачи данных или линий связи на очень большие расстояния источник лазера может работать в режиме непрерывной волны , а свет модулировать внешним устройством, оптическим модулятором , таким как электроабсорбционный модулятор или интерферометр Маха – Цендера . Внешняя модуляция увеличивает достижимую дальность связи за счет устранения лазерного чирпа , который расширяет ширину линии в лазерах с прямой модуляцией, увеличивая хроматическую дисперсию в волокне. Для очень высокой эффективности использования полосы пропускания можно использовать когерентную модуляцию для изменения фазы света в дополнение к амплитуде, что позволяет использовать QPSK , QAM и OFDM . «Квадратурная фазовая манипуляция с двойной поляризацией — это формат модуляции, который эффективно передает в четыре раза больше информации, чем традиционная оптическая передача с той же скоростью». [29]
Ресиверы
[ редактировать ]Основным компонентом оптического приемника является фотодетектор , который преобразует свет в электричество с помощью фотоэлектрического эффекта . Первичные фотодетекторы для телекоммуникаций изготавливаются из арсенида индия-галлия . Фотодетектор обычно представляет собой фотодиод на основе полупроводника . Несколько типов фотодиодов включают pn-фотодиоды, штыревые фотодиоды и лавинные фотодиоды. Фотодетекторы металл-полупроводник-металл (МСМ) также используются из-за их пригодности для интеграции схем в регенераторах и мультиплексорах с разделением по длине волны.
Поскольку свет может ослабляться и искажаться при прохождении через волокно, фотодетекторы обычно соединяются с трансимпедансным усилителем и ограничительным усилителем для создания цифрового сигнала в электрической области, восстановленного из входящего оптического сигнала. дополнительная обработка сигнала, такая как восстановление тактового сигнала из данных, выполняемое с помощью системы фазовой автоподстройки частоты Перед передачей данных также может применяться .
В когерентных приемниках используется гетеродин-лазер в сочетании с парой гибридных ответвителей и четырьмя фотодетекторами на каждую поляризацию, за которыми следуют высокоскоростные АЦП и цифровая обработка сигналов для восстановления данных, модулированных с помощью QPSK, QAM или OFDM. [ нужна ссылка ]
Цифровое предыскажение
[ редактировать ]оптической системы связи Передатчик состоит из цифро-аналогового преобразователя (ЦАП), усилителя формирователя и модулятора Маха-Цендера . Использование более высоких форматов модуляции (> 4-QAM ) или более высоких скоростей передачи данных (> 32 ГБбод ) снижает производительность системы из-за линейных и нелинейных эффектов передатчика. Эти эффекты можно классифицировать как линейные искажения из-за ограничения полосы пропускания ЦАП и перекоса I/Q передатчика , а также нелинейные эффекты, вызванные насыщением усиления в усилителе-драйвере и модуляторе Маха – Цендера. Цифровое предыскажение противодействует эффектам ухудшения качества и обеспечивает скорость передачи данных до 56 ГБд и такие форматы модуляции, как 64-QAM и 128-QAM, с помощью коммерчески доступных компонентов. передатчика Процессор цифровых сигналов выполняет цифровое предыскажение входных сигналов, используя инверсную модель передатчика, перед отправкой выборок в ЦАП.
Старые методы цифрового предыскажения учитывали только линейные эффекты. В недавних публикациях также рассматриваются нелинейные искажения. Беренгер и др. моделируют модулятор Маха-Цендера как независимую систему Винера , а ЦАП и усилитель-драйвер моделируются усеченным, инвариантным во времени рядом Вольтерра . [30] Ханна и др. используют полином памяти для совместного моделирования компонентов передатчика. [31] В обоих подходах ряд Вольтерра или коэффициенты полинома памяти находятся с использованием архитектуры непрямого обучения . Дутель и др. записывают для каждой ветви модулятора Маха-Цендера несколько сигналов разной полярности и фаз. Сигналы используются для расчета оптического поля. Взаимная корреляция синфазных и квадратурных полей определяет временной сдвиг . Частотная характеристика и нелинейные эффекты определяются архитектурой косвенного обучения. [32]
Типы оптоволоконных кабелей
[ редактировать ]
Волоконно -оптический кабель состоит из жилы, оболочки и буфера (наружного защитного покрытия), в котором оболочка направляет свет вдоль жилы, используя метод полного внутреннего отражения . Сердечник и оболочка (имеющая более низкий показатель преломления ) обычно изготавливаются из высококачественного кварцевого стекла, хотя они также могут быть изготовлены из пластика. Соединение двух оптических волокон осуществляется методом сварки или механического сращивания и требует специальных навыков и технологии соединения из-за микроскопической точности, необходимой для выравнивания сердцевин волокон. [33]
Два основных типа оптического волокна, используемые в оптической связи, включают многомодовые оптические волокна и одномодовые оптические волокна . Многомодовое оптическое волокно имеет большую сердцевину (≥ 50 микрометров ), что позволяет подключать к нему менее точные и более дешевые передатчики и приемники, а также более дешевые разъемы. Однако многомодовое волокно вносит многомодовые искажения , которые часто ограничивают полосу пропускания и длину канала. Кроме того, из-за более высокого содержания легирующих примесей многомодовые волокна обычно дороги и имеют более высокое затухание. Сердцевина одномодового волокна меньше (< 10 микрометров) и требует более дорогих компонентов и методов соединения, но позволяет создавать гораздо более длинные и высокопроизводительные каналы. Как одномодовое, так и многомодовое волокно предлагается в различных классах.
| Тип волокна | Представлено | Производительность |
|---|---|---|
| ММФ FDDI 62,5/125 мкм | 1987 | 160 МГц·км при 850 нм |
| ММФ ОМ1 62,5/125 мкм | 1989 | 200 МГц·км при 850 нм |
| ММФ ОМ2 50/125 мкм | 1998 | 500 МГц·км при 850 нм |
| ММФ ОМ3 50/125 мкм | 2003 | 1500 МГц·км при 850 нм |
| ММФ ОМ4 50/125 мкм | 2008 | 3500 МГц·км при 850 нм |
| ММФ ОМ5 50/125 мкм | 2016 | 3500 МГц·км при 850 нм + 1850 МГц·км при 950 нм |
| SMF OS1 9/125 мкм | 1998 | 1,0 дБ/км при 1300/1550 нм |
| SMF OS2 9/125 мкм | 2000 | 0,4 дБ/км при 1300/1550 нм |
Чтобы упаковать волокно в коммерчески жизнеспособный продукт, на него обычно наносят защитное покрытие с использованием акрилатных полимеров, отверждаемых ультрафиолетом. [ нужна ссылка ] и собран в кабель. После этого его можно проложить в земле, а затем пропустить через стены здания и развернуть в воздухе аналогично медным кабелям. Эти волокна после развертывания требуют меньшего обслуживания, чем обычные витые пары. [35]
Для подводной передачи данных на большие расстояния используются специальные кабели, например кабель трансатлантической связи . Новые (2011–2013 гг.) кабели, эксплуатируемые коммерческими предприятиями ( Emerald Atlantis , Hibernia Atlantic ), обычно имеют четыре жилы волокна и сигналы пересекают Атлантику (Нью-Йорк-Лондон) за 60–70 мс. Стоимость каждого такого кабеля в 2011 году составила около 300 миллионов долларов. [36]
Другой распространенной практикой является объединение множества волоконно-оптических жил в кабель передачи электроэнергии на большие расстояния с использованием, например, оптического заземляющего провода . Это эффективно использует право прохода электроэнергии, гарантирует, что энергетическая компания может владеть и контролировать оптоволокно, необходимое для мониторинга своих собственных устройств и линий, эффективно защищена от несанкционированного доступа и упрощает развертывание технологии интеллектуальных сетей .
Усиление
[ редактировать ]Расстояние передачи волоконно-оптической системы связи традиционно ограничивалось затуханием волокна и его искажениями. Благодаря использованию оптоэлектронных повторителей эти проблемы были устранены. Эти ретрансляторы преобразуют сигнал в электрический сигнал, а затем используют передатчик для повторной отправки сигнала с более высокой интенсивностью, чем он был получен, тем самым компенсируя потери, понесенные в предыдущем сегменте. Из-за высокой сложности современных сигналов, мультиплексированных с разделением по длине волны, в том числе из-за того, что их приходилось устанавливать примерно раз в 20 км (12 миль), стоимость этих ретрансляторов очень высока.
Альтернативный подход заключается в использовании оптических усилителей , которые усиливают оптический сигнал напрямую, без необходимости преобразования сигнала в электрический домен. Одним из распространенных типов оптических усилителей является волоконный усилитель, легированный эрбием (EDFA). Они изготавливаются путем легирования участка волокна редкоземельным минералом эрбием и лазерной накачки его светом с более короткой длиной волны, чем сигнал связи (обычно 980 нм ). EDFA обеспечивают усиление в диапазоне ITU C на длине волны 1550 нм.
Оптические усилители имеют ряд существенных преимуществ перед электрическими повторителями. Во-первых, оптический усилитель может одновременно усиливать очень широкую полосу частот, которая может включать сотни мультиплексированных каналов, что устраняет необходимость демультиплексирования сигналов на каждом усилителе. Во-вторых, оптические усилители работают независимо от скорости передачи данных и формата модуляции, позволяя сосуществовать нескольким скоростям передачи данных и форматам модуляции, а также повышать скорость передачи данных в системе без необходимости замены всех ретрансляторов. В-третьих, оптические усилители гораздо проще ретранслятора с теми же возможностями и поэтому существенно надежнее. Оптические усилители в значительной степени заменили повторители в новых установках, хотя электронные повторители по-прежнему широко используются, когда требуется преобразование сигнала, выходящее за пределы усиления.
Мультиплексирование с разделением по длине волны
[ редактировать ]Мультиплексирование с разделением по длине волны (WDM) — это метод передачи нескольких каналов информации через одно оптическое волокно путем отправки по волокну нескольких световых лучей разной длины волны, каждый из которых модулируется отдельным информационным каналом. Это позволяет увеличить доступную пропускную способность оптических волокон. Для этого требуется мультиплексор с разделением по длине волны в передающем оборудовании и демультиплексор (по сути, спектрометр ) в приемном оборудовании. Матричные волноводные решетки обычно используются для мультиплексирования и демультиплексирования в WDM. [37] Используя коммерчески доступную технологию WDM, полосу пропускания оптоволокна можно разделить на 160 каналов. [38] поддерживать комбинированную скорость передачи данных в диапазоне 1,6 Тбит/с .
Параметры
[ редактировать ]Произведение «Пропускная способность – расстояние»
[ редактировать ]Поскольку эффект дисперсии увеличивается с длиной волокна, волоконная система передачи часто характеризуется произведением ширины полосы пропускания на расстояние , обычно выражаемым в МГц · км. Это значение является произведением ширины полосы пропускания и расстояния, поскольку существует компромисс между полосой пропускания сигнала и расстоянием, на которое он может передаваться. Например, обычное многомодовое волокно с произведением полосы пропускания на расстояние 500 МГц·км может передавать сигнал 500 МГц на расстояние 1 км или сигнал 1000 МГц на расстояние 0,5 км.
Рекордные скорости
[ редактировать ]Используя мультиплексирование с разделением по длине волны , каждое волокно может передавать множество независимых каналов, каждый из которых использует различную длину волны света. Чистая скорость передачи данных (скорость передачи данных без служебных байтов) на одно волокно представляет собой скорость передачи данных на каждый канал, уменьшенную на накладные расходы прямого исправления ошибок (FEC), умноженную на количество каналов (обычно до восьмидесяти в коммерческих плотных системах WDM по состоянию на 2008 год). [update]). [ нужно обновить ]
Стандартные оптоволоконные кабели
[ редактировать ]Ниже приведены результаты исследований с использованием стандартных одномодовых одножильных оптоволоконных кабелей телекоммуникационного класса.
| Год | Организация | Суммарная скорость | Режимы распространения | WDM-каналы | Скорость на канале | Расстояние |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 2009 | Алкатель-Люсент [39] | 15,5 Тбит/с | 155 | 100 Гбит/с | 7000 км | |
| 2010 | НТТ [40] | 69,1 Тбит/с | 432 | 171 Гбит/с | 240 км | |
| 2011 | НЭК [41] | 101,7 Тбит/с | 370 | 273 Гбит/с | 165 км | |
| 2011 [А] | НАБОР [42] [43] | 26 Тбит/с | 336 | 77 Гбит/с | 50 км | |
| 2016 | БТ и Huawei [44] | 5,6 Тбит/с | 28 | 200 Гбит/с | около 140 км? | |
| 2016 [Б] | Nokia Bell Labs , Deutsche Telekom и Мюнхенский технический университет [45] | 1 Тбит/с | 1 | 1 Тбит/с | ||
| 2016 | Nokia-Alcatel-Lucent [46] | 65 Тбит/с | 6600 км | |||
| 2017 | БТ и Huawei [47] | 11,2 Тбит/с | 28 | 400 Гбит/с | 250 км | |
| 2020 [А] | Университеты RMIT, Монаша и Суинберна [48] [49] | 39,0 Тбит/с | 160 | 244 Гбит/с | 76,6 км | |
| 2020 | ЛЧ [50] | 178,08 Тбит/с | 660 | 25 Гбит/с | 40 км | |
| 2022 | НИКТ [51] [52] [53] | 1,53 Пбит/с | 55 (мультиплексор 110-MIMO) | 184 (C-диапазон) | 1,03 Тбит/с | 25,9 км |
- ^ Jump up to: а б Для управления всеми каналами использовался один источник.
- ^ Первый результат, приближающийся к теоретическому пределу Шеннона .
Специализированные кабели
[ редактировать ]Ниже приведены результаты исследований с использованием специализированных кабелей, обеспечивающих пространственное мультиплексирование, использование специализированных трехмодовых волоконно-оптических кабелей или аналогичных специализированных волоконно-оптических кабелей.
| Год | Организация | Суммарная скорость | Количество мод распространения | Количество ядер | Каналы WDM (на ядро) | Скорость на канал | Расстояние |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 2011 | НИКТ [41] | 109,2 Тбит/с | 7 | ||||
| 2012 | НЭК , Корнинг [54] | 1,05 Пбит/с | 12 | 52,4 км | |||
| 2013 | Университет Саутгемптона [55] | 73,7 Тбит/с | 1 (полый) | 3х96 (режим ДМ) [56] | 256 Гбит/с | 310 м | |
| 2014 | Технический университет Дании [57] | 43 Тбит/с | 7 | 1045 км | |||
| 2014 | Технологический университет Эйндховена (TU/e) и Университет Центральной Флориды (CREOL) [58] | 255 Тбит/с | 7 | 50 | ~728 Гбит/с | 1 км | |
| 2015 | NICT , Sumitomo Electric и RAM Photonics [59] | 2,15 Пбит/с | 22 | 402 (полосы C+L) | 243 Гбит/с | 31 км | |
| 2017 | НТТ [60] | 1 Пбит/с | одномодовый | 32 | 46 | 680 Гбит/с | 205,6 км |
| 2017 | KDDI Research и Sumitomo Electric [61] | 10,16 Пбит/с | 6-режимный | 19 | 739 (полосы C+L) | 120 Гбит/с | 11,3 км |
| 2018 [А] | НИКТ [62] | 159 Тбит/с | трехрежимный | 1 | 348 | 414 Гбит/с | 1045 км |
| 2021 | НИКТ [63] | 319 Тбит/с | одномодовый | 4 | 552 (диапазоны S, C и L) | 144,5 Гбит/с | 3001 км (69,8 км) |
| 2022 | НИКТ [64] [65] [66] | 1,02 Пбит/с | 4 | 801 (диапазоны S+C+L) | 51,7 км | ||
| 2022 [Б] | Технический университет Дании [67] [68] | 1,84 Пбит/с | 37 | 223 | 223 Гбит/с | 7,9 км |
- ^ Новый рекорд пропускной способности при использовании одножильного кабеля, то есть без использования пространственного мультиплексирования .
- ^ Новый рекорд пропускной способности с использованием фотонного чипа.
Новые методы
[ редактировать ]Исследования DTU , Fujikura и NTT примечательны тем, что команде удалось снизить энергопотребление оптики примерно до 5% по сравнению с более распространенными технологиями, что может привести к созданию нового поколения очень энергоэффективных оптических компонентов.
| Год | Организация | Эффективная скорость | Количество режимов распространения | Количество ядер | Каналы WDM (на ядро) | Скорость на канал | Расстояние |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 2018 | Хао Ху и др. (DTU, Фудзикура и NTT) [69] | 768 Тбит/с (661 Тбит/с) | Одномодовый | 30 | 80 | 320 Гбит/с |
Исследования, проведенные Университетом RMIT в Мельбурне, Австралия, разработали нанофотонное устройство, которое передает данные о световых волнах, скрученных в спиральную форму, и обеспечивает 100-кратное увеличение достижимых в настоящее время скоростей оптоволокна. [70] Этот метод известен как орбитальный угловой момент (ОАМ). Нанофотонное устройство использует ультратонкие листы для измерения долей миллиметра искривленного света. Наноэлектронное устройство встроено в разъем размером меньше USB-разъема и может быть установлено на конце оптоволоконного кабеля. [71]
Дисперсия
[ редактировать ]Для современного стеклянного оптического волокна максимальное расстояние передачи ограничено не прямым поглощением материала, а дисперсией , распространением оптических импульсов по мере их распространения по волокну. Дисперсия ограничивает полосу пропускания волокна, поскольку расширяющийся оптический импульс ограничивает скорость, с которой импульсы могут следовать друг за другом по волокну и при этом быть различимыми на приемнике. Дисперсия в оптических волокнах вызвана множеством факторов.
Межмодальная дисперсия , вызванная разными осевыми скоростями разных поперечных мод , ограничивает производительность многомодового волокна . Поскольку одномодовое волокно поддерживает только одну поперечную моду, межмодовая дисперсия исключается.
В одномодовом волокне производительность в первую очередь ограничивается хроматической дисперсией , которая возникает потому, что индекс стекла незначительно меняется в зависимости от длины волны света, а из-за модуляции свет от оптических передатчиков обязательно занимает (узкий) диапазон длин волн. . Дисперсия мод поляризации , еще один источник ограничений, возникает потому, что, хотя одномодовое волокно может поддерживать только одну поперечную моду, оно может передавать эту моду с двумя разными поляризациями, а небольшие дефекты или искажения в волокне могут изменить скорости распространения для двух мод. поляризации. Это явление называется двойным лучепреломлением , и ему можно противодействовать с помощью оптического волокна, сохраняющего поляризацию .
Некоторая дисперсия, особенно хроматическая, может быть устранена с помощью компенсатора дисперсии . Это работает за счет использования специально подготовленного участка волокна, дисперсия которого противоположна дисперсии, индуцируемой передающим волокном, и это делает импульс более острым, чтобы его можно было правильно декодировать электроникой.
Затухание
[ редактировать ]Затухание в волокне вызвано сочетанием поглощения материала , рэлеевского рассеяния , рассеяния Ми и потерь в разъемах . Поглощение материала для чистого кремнезема составляет всего около 0,03 дБ/км. Примеси в первых оптических волокнах вызывали затухание около 1000 дБ/км. Современное волокно имеет затухание около 0,3 дБ/км. Другие формы затухания вызваны физическими нагрузками на волокно, микроскопическими колебаниями плотности и несовершенством методов сварки . [72]
Окна передачи
[ редактировать ]Каждый эффект, способствующий затуханию и дисперсии, зависит от длины волны оптического излучения. Существуют диапазоны длин волн (или окна), в которых эти эффекты наиболее слабы и они наиболее благоприятны для передачи. Эти окна стандартизированы. [73]
| Группа | Описание | Диапазон длин волн |
|---|---|---|
| Банда | Оригинал | 1260–1360 нм |
| Это банда | Расширенный | 1360–1460 нм |
| S-диапазон | Короткие волны | 1460–1530 нм |
| Группа C | Обычный ( эрбиевое окно ) | 1530–1565 нм |
| L-диапазон | Длинные волны | 1565–1625 нм |
| группа U | Сверхдлинные волны | 1625–1675 нм |
Обратите внимание, что эта таблица показывает, что современным технологиям удалось соединить окна E и S, которые изначально были непересекающимися.
Исторически сложилось так, что существовало окно с длинами волн короче диапазона O, называемое первым окном, при 800–900 нм; однако потери в этом регионе высоки, поэтому это окно используется в основном для связи на коротких расстояниях. Текущие нижние окна (O и E) около 1300 нм имеют гораздо меньшие потери. Эта область имеет нулевую дисперсию. Средние окна (S и C) около 1500 нм используются наиболее широко. В этом регионе самые низкие потери на затухание и самая большая дальность действия. У него есть некоторая дисперсия, поэтому для решения этой проблемы используются устройства компенсации дисперсии.
Регенерация
[ редактировать ]Когда линия связи должна охватывать большее расстояние, чем позволяет существующая волоконно-оптическая технология, сигнал должен быть регенерирован в промежуточных точках линии связи с помощью ретрансляторов оптической связи . Ретрансляторы существенно увеличивают стоимость системы связи, поэтому разработчики систем стараются свести к минимуму их использование.
Последние достижения в области волоконно-оптических технологий связи снизили деградацию сигнала до такой степени, что регенерация оптического сигнала необходима только на расстояниях в сотни километров. Это значительно снизило стоимость оптических сетей, особенно на подводных участках, где стоимость и надежность ретрансляторов являются одним из ключевых факторов, определяющих производительность всей кабельной системы. Основными достижениями, способствующими этому повышению производительности, являются управление дисперсией, которое стремится сбалансировать эффекты дисперсии и нелинейности; и солитоны , которые используют нелинейные эффекты в волокне для обеспечения распространения без дисперсии на большие расстояния.
Последняя миля
[ редактировать ]Хотя оптоволоконные системы превосходны в приложениях с высокой пропускной способностью, проблема последней мили остается нерешенной, поскольку оптоволокно в помещения внедряется медленно. Однако внедрение оптоволокна до дома (FTTH) ускорилось. В Японии, например, EPON в значительной степени заменил DSL в качестве источника широкополосного доступа в Интернет. Крупнейшие развертывания FTTH находятся в Японии, Южной Корее и Китае. Сингапур приступил к реализации своей полностью оптоволоконной национальной широкополосной сети следующего поколения (Next Gen NBN), завершение которой намечено на 2012 год и которая устанавливается OpenNet. С момента начала развертывания услуг в сентябре 2010 года покрытие сети в Сингапуре достигло 85% по всей стране. [ нужно обновить ]
В США Verizon Communications предоставляет услугу FTTH под названием FiOS для избранных рынков с высоким средним доходом на пользователя на своей существующей территории. Другой крупный действующий оператор местной телефонной связи , AT&T , использует услугу оптоволокна до узла (FTTN), называемую U-verse, с витой парой до дома. Их конкуренты MSO используют FTTN с коаксиальным кабелем, используя гибридные волоконно-коаксиальные сети. Все основные сети доступа используют оптоволокно на большей части расстояния от сети поставщика услуг до клиента.
Глобально доминирующей технологией сетей доступа является пассивная оптическая сеть Ethernet (EPON). В Европе и среди телекоммуникационных компаний в США широкополосная PON (BPON) и гигабитная PON (GPON) на базе ATM имеют корни в сети полного доступа к услугам (FSAN) и организациях по стандартизации ITU-T, находящихся под их контролем.
Сравнение с электрической передачей
[ редактировать ]
Выбор между оптоволоконной и электрической (или медной ) передачей для конкретной системы делается на основе ряда компромиссов. Оптическое волокно обычно выбирают для систем, требующих более высокой пропускной способности , работающих в суровых условиях или охватывающих большие расстояния, чем может обеспечить электрический кабель.
Основными преимуществами оптоволокна являются его исключительно низкие потери (позволяющие устанавливать большие расстояния между ретрансляторами), отсутствие токов заземления и других паразитных сигналов и проблем с питанием, характерных для длинных параллельных электрических проводников (из-за того, что для передачи данных используется свет, а не электричество). и диэлектрическая природа оптоволокна), а также его высокая пропускная способность. Для замены одного оптоволоконного кабеля с высокой пропускной способностью потребуются тысячи электрических линий. Еще одним преимуществом волокон является то, что даже при прокладке их рядом друг с другом на большие расстояния в них фактически отсутствуют перекрестные помехи , в отличие от некоторых типов линий электропередачи . Оптоволокно можно прокладывать в зонах с высоким уровнем электромагнитных помех (ЭМП), например, рядом с линиями электропередач и железнодорожными путями. Неметаллические цельнодиэлектрические кабели также идеально подходят для зон с высокой вероятностью ударов молний.
Для сравнения: в то время как однолинейные медные системы голосового класса длиной более пары километров требуют встроенных ретрансляторов сигнала для удовлетворительной работы, оптические системы нередко проходят расстояние более 100 километров (62 мили) без каких-либо активных или пассивная обработка.
Оптические волокна сложнее и дороже соединить, чем электрические проводники. А при более высоких мощностях оптические волокна подвержены перегоранию , что приводит к катастрофическому разрушению сердцевины волокна и повреждению компонентов передачи. [74]
В приложениях на короткие расстояния и с относительно низкой пропускной способностью часто предпочтительна электрическая передача из-за ее более низкой стоимости. Оптическая связь не распространена в приложениях с короткими соединениями «коробка-коробка», объединительной платой или «чип-чип».
В определенных ситуациях оптоволокно можно использовать даже для приложений на коротких расстояниях или с низкой пропускной способностью благодаря другим важным особенностям:
- Невосприимчивость к электромагнитным помехам, в том числе ядерным электромагнитным импульсам .
- Высокое электрическое сопротивление , что позволяет безопасно использовать его вблизи высоковольтного оборудования или между зонами с разными потенциалами земли .
- Меньший вес — это важно, например, в самолетах.
- Отсутствие возможности образования дуги — это важно в средах с легковоспламеняющимися или взрывоопасными газами. [75]
- Не излучает электромагнитное излучение, и его трудно прослушивать, не нарушая сигнал, что важно в средах с высоким уровнем безопасности.
- Гораздо меньший размер кабеля — это важно там, где путь ограничен, например, при объединении в сеть существующего здания, где можно просверлить каналы меньшего размера и сэкономить место в существующих кабельных каналах и лотках.
- Устойчивость к коррозии благодаря неметаллической передающей среде
Оптоволоконные кабели можно прокладывать в зданиях с использованием того же оборудования, которое используется для прокладки медных и коаксиальных кабелей, с некоторыми модификациями из-за небольших размеров и ограниченного допустимого натяжения и радиуса изгиба оптических кабелей.
Руководящие стандарты
[ редактировать ]Чтобы различные производители могли разрабатывать компоненты, совместимые с волоконно-оптическими системами связи, был разработан ряд стандартов. Международный союз электросвязи публикует несколько стандартов, касающихся характеристик и характеристик самих волокон, в том числе
- ITU-T G.651, «Характеристики многомодового оптоволоконного кабеля с градиентным преломлением 50/125 мкм»
- ITU-T G.652 , «Характеристики одномодового оптоволоконного кабеля»
Другие стандарты определяют критерии производительности оптоволокна, передатчиков и приемников, которые должны использоваться вместе в соответствующих системах. Некоторые из этих стандартов:
- 100-гигабитный Ethernet
- 10-гигабитный Ethernet
- оптоволоконный канал
- Гигабитный Ethernet
- HIPPI
- Синхронная цифровая иерархия
- Синхронная оптическая сеть
- Оптическая транспортная сеть (OTN)
TOSLINK — это наиболее распространенный формат цифрового аудиокабеля , в котором используется пластиковое оптическое волокно для подключения цифровых источников к цифровым ресиверам .
См. также
[ редактировать ]Примечания
[ редактировать ]- ^ Светодиоды для связи чаще всего изготавливаются из фосфида арсенида индия-галлия (InGaAsP) или арсенида галлия (GaAs). Поскольку светодиоды InGaAsP работают на большей длине волны, чем светодиоды GaAs (1,3 микрометра против 0,81–0,87 микрометра), их выходной спектр, хотя и эквивалентный по энергии, шире по длине волны примерно в 1,7 раза.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Понимание длин волн в оптоволокне» . thefoa.org . Проверено 16 декабря 2019 г.
- ^ Макинтош, Джейн ; Крисп, Питер ; Паркер, Филип; Гибсон, Кэрри; Грант, Р.Г.; Риган, Салли (октябрь 2014 г.). История мира в 1000 объектах . Нью-Йорк: ДК и Смитсоновский институт . п. 382. ИСБН 978-1-4654-2289-7 .
- ^ Будущие тенденции в оптоволоконной связи (PDF) . WCE, Лондон, Великобритания. 2 июля 2014 г. ISBN. 978-988-19252-7-5 .
- ^ «Как работает оптоволокно» . Как все работает . 6 марта 2001 г. Проверено 27 мая 2020 г.
- ^ «Каковы основные элементы волоконно-оптической системы связи?» . ФОС . Архивировано из оригинала 15 августа 2020 года . Проверено 27 мая 2020 г.
- ^ «Пресс-релиз: Alcatel-Lucent Bell Labs объявляет о новом рекорде оптической передачи и преодолевает километровый барьер в 100 петабит в секунду» . Алкатель-Люсент. 28 сентября 2009 г. Архивировано из оригинала 18 октября 2009 г.
- ^ Алвейн, Вивек (23 апреля 2004 г.). «Волоконно-оптические технологии». Проектирование и реализация оптической сети . Сиско Пресс . ISBN 978-1-58705-105-0 . Проверено 8 августа 2020 г.
- ^ Джейкоби, Митч (16 марта 2020 г.). «Поскольку потребности в телекоммуникациях растут, оптические волокна должны будут выйти на новый уровень» . Новости химии и техники . Проверено 27 мая 2020 г.
- ^ «Руководство по оптоволокну и разрешениям на прокладку кабелей» . Ассоциация волоконной оптики . Проверено 22 декабря 2015 г.
- ^ «Рынок оптоволокна по приложениям и регионам — глобальный прогноз до 2024 года | Technavio» . БизнесВайр . 10.11.2020 . Проверено 18 апреля 2021 г.
- ^ Новичио, Триш (3 декабря 2020 г.). «15 крупнейших оптоволоконных компаний мира» . финансы.yahoo.com . Проверено 18 апреля 2021 г.
- ^ «Corning празднует прокладку 1 миллиарда километров оптического волокна» . Корнинг. 28 сентября 2017 г. Проверено 23 ноября 2021 г.
- ^ Мэри Кей Карсон (2007). Александр Грэм Белл: Даем миру голос . Стерлинговые биографии. Нью-Йорк: Стерлинг Паблишинг. стр. 76–78 . ISBN 978-1-4027-3230-0 .
- ^ Александр Грэм Белл (октябрь 1880 г.). «О производстве и воспроизведении звука светом» . Американский научный журнал . Третья серия. XX (118): 305–324. Бибкод : 1880AmJS...20..305B . дои : 10.2475/ajs.s3-20.118.305 . S2CID 130048089 . также опубликовано как «Селен и фотофон» в журнале Nature в сентябре 1880 года.
- ^ Автор (18 февраля 2021 г.). «Краткая история оптической связи» . Хакадей . Проверено 18 апреля 2021 г.
- ^ Бхатт, Джеймин; Джонс, Адам; Фоли, Стивен; Шах, Захир; Мэлоун, Питер; Фосетт, Дерек; Кумар, Сунил (27 октября 2010 г.). «Гарольд Гораций Хопкинс: Краткая биография» . БЖУ Интернешнл . 106 (10): 1425–1428. дои : 10.1111/j.1464-410X.2010.09717.x . ПМИД 21049584 . S2CID 36285370 .
- ^ Нисидзава, Дзюнъити и Суто, Кен (2004). «Генерация терагерцовых волн и усиление света с использованием эффекта комбинационного рассеяния света» . Ин Бхат, К.Н. и ДасГупта, Амитава (ред.). Физика полупроводниковых приборов . Нью-Дели, Индия: Издательство Нароса. п. 27. ISBN 978-81-7319-567-9 .
- ^ «Оптическое волокно» . Сендай Новый . Архивировано из оригинала 29 сентября 2009 года . Проверено 5 апреля 2009 г.
- ^ «Новая медаль в честь лидера японской микроэлектрической промышленности» . Институт инженеров электротехники и электроники . Архивировано из оригинала 29 июня 2011 года.
- ^ Тейлор, Ник (2007). Лазер: изобретатель, лауреат Нобелевской премии, Тридцатилетняя патентная война (переиздание). Вселенная. стр. 169–171. ISBN 9780595465286 .
- ^ Тейлор, Ник (2000). Лазер: изобретатель, нобелевский лауреат и тридцатилетняя патентная война . Саймон и Шустер. п. 226.
- ^ Бузелли, С.; и др. (1980). Полевые эксперименты с оптическим волокном в Италии: COS1, COS2 и COS3/FOSTER (PDF) . Международная конференция по коммуникациям. Сиэтл.
- ^ Ригби, Полина (22 января 2014 г.). «Три десятилетия инноваций» . Световая волна .
- ^ Гроуб, Клаус; Эйзельт, Майкл (2013). Мультиплексирование с разделением по длине волны: практическое инженерное руководство (серия Wiley по чистой и прикладной оптике) . Уайли. п. 2.
- ^ Маркофф, Джон (3 марта 1997 г.). «Волоконно-оптические технологии приносят рекордную стоимость акций» . Нью-Йорк Таймс . ISSN 0362-4331 . Проверено 9 ноября 2021 г.
- ^ «14 Тбит/с по одному оптическому волокну: успешная демонстрация крупнейшей в мире пропускной способности» . Выпуск новостей . НТТ. 29 сентября 2006 года . Проверено 17 июня 2011 г.
- ^ Старр, Мишель (16 июля 2021 г.). «Япония со скоростью 319 Тбит/с абсолютно побила мировой рекорд по скорости передачи данных» . НаукаАлерт . Проверено 9 ноября 2021 г.
- ^ «Справочник по FOA для оптоволокна — оптоволоконные передатчики и приемники —» . thefoa.org . Проверено 18 апреля 2021 г.
- ^ «Сверхбыстрые сети готовятся к развертыванию» . Природная фотоника . 4 (3): 144. Март 2010 г. Бибкод : 2010NaPho...4..144. . дои : 10.1038/nphoton.2010.23 . ISSN 1749-4885 .
- ^ Беренгер, П.В.; Нёлле, М.; Молле, Л.; Раман, Т.; Наполи, А.; Шуберт, К.; Фишер, Дж. К. (2016). «Нелинейное цифровое предыскажение компонентов передатчика». Журнал световых технологий . 34 (8): 1739–1745. Бибкод : 2016JLwT...34.1739B . дои : 10.1109/JLT.2015.2510962 . S2CID 47550517 – через IEEE Xplore.
- ^ Ханна, Г.; Спиннлер, Б.; Калабро, С.; Де Ман, Э.; Ханик, Н. (2016). «Надежный адаптивный метод предыскажений для оптических передатчиков связи». Письма IEEE Photonics Technology . 28 (7): 752–755. Бибкод : 2016IPTL...28..752K . дои : 10.1109/LPT.2015.2509158 . S2CID 6740310 – через IEEE Xplore.
- ^ Дютель, Т.; Герман, П.; Шил, Дж.; Фладжер, CRS; Бисплингхофф, А.; Купфер, Т. (2016). «Характеристика и предварительные искажения линейных и нелинейных ухудшений передатчика для приложений PM-64QAM» . 42-я Европейская конференция и выставка оптических коммуникаций (ECOC) : 785–787 – через IEEE Xplore.
- ^ Алвэйн, Вивек (23 апреля 2004 г.). «Сращивание» . Волоконно-оптические технологии . Сиско Системы . Проверено 31 декабря 2006 г.
Оптическое волокно порвется, если его слишком сильно согнуть
- ^ Чарльз Э. Сперджен (2014). Ethernet: Полное руководство (2-е изд.). О'Рейли Медиа. ISBN 978-1-4493-6184-6 .
- ^ «Модернизация оптоволокна оживит дворы, улицы» . Наблюдатель онлайн . Архивировано из оригинала 27 сентября 2007 г.
- ^ Вестник хроник Галифакса
- ^ Цвиетич, Милорад; Джорджевич, Иван (2013). Современные оптические системы и сети связи . Бостон: Артех Хаус. ISBN 978-1-60807-556-0 . OCLC 875895386 .
- ^ «Infinera представляет новую систему линий» . Пресс-релиз корпорации Infinera . Архивировано из оригинала 15 января 2010 г. Проверено 26 августа 2009 г.
- ^ «Alcatel-Lucent Bell Labs объявляет о новом рекорде оптической передачи и преодолевает барьер в 100 петабит в секунду» (пресс-релиз). Алкатель-Люсент. 28 октября 2009 г. Архивировано из оригинала 18 июля 2013 г.
- ^ «Мировой рекорд пропускной способности оптической передачи данных по одному оптическому волокну — 69 терабит» (пресс-релиз). НТТ. 25 марта 2010 г. Проверено 3 апреля 2010 г.
- ^ Jump up to: а б Хехт, Джефф (29 апреля 2011 г.). «Сверхбыстрая оптоволокно установило новый рекорд скорости» . Новый учёный . 210 (2809): 24. Бибкод : 2011NewSc.210R..24H . дои : 10.1016/S0262-4079(11)60912-3 . Проверено 26 февраля 2012 г.
- ^ «Лазер обеспечивает рекордную скорость передачи данных по оптоволокну» . Би-би-си. 22 мая 2011 г.
- ^ Хиллеркусс, Д.; Шмогроу, Р.; Шеллингер, Т.; и др. (2011). "26 Тбит с −1 передача по суперканалу со скоростью линии с использованием полностью оптической обработки быстрого преобразования Фурье». Nature Photonics . 5 (6): 364. Bibcode : 2011NaPho...5..364H . doi : 10.1038/NPHOTON.2011.74 .
- ^ «Пробная версия BT: 5,6 Тбит/с по одному оптическому волокну и 2 Тбит/с по действующему базовому каналу» . ISPreview. 25 мая 2016 г. Архивировано из оригинала 8 апреля 2023 г. Проверено 30 июня 2018 г.
- ^ «Ученые успешно довели оптоволоконную передачу до предела Шеннона» . ISPreview. 19 сентября 2016 г. Архивировано из оригинала 29 марта 2023 г. Проверено 30 июня 2018 г.
- ^ «65 Тбит/с по одному волокну: Nokia устанавливает новый рекорд скорости по подводному кабелю» . АРС Техника. 10 декабря 2016 г. Проверено 30 июня 2018 г.
- ^ «BT Labs предоставляет сверхэффективный терабитный «суперканал» » . БТ. 19.06.2017. Архивировано из оригинала 04 августа 2018 г. Проверено 3 августа 2018 г.
- ^ «Исследователи только что зафиксировали самую высокую в мире скорость интернета с помощью одного оптического чипа» . www.rmit.edu.au. 22 мая 2020 г. Архивировано из оригинала 22 мая 2020 г. Проверено 23 мая 2020 г.
- ^ Коркоран, Билл; Тан, Мэнси; Сюй, Синъюань; Боес, Андреас; У, Цзяян; Нгуен, Тач Г.; Чу, Сай Т.; Литтл, Брент Э.; Морандотти, Роберто; Митчелл, Арнан; Мосс, Дэвид Дж. (22 мая 2020 г.). «Сверхплотная оптическая передача данных по стандартному волокну с одним источником чипа» . Природные коммуникации . 11 (1). Природа: 2568. arXiv : 2003.11893 . Бибкод : 2020NatCo..11.2568C . дои : 10.1038/s41467-020-16265-x . ПМЦ 7244755 . ПМИД 32444605 . S2CID 214667352 .
- ^ «Лондонская команда из Великобритании достигла рекордной скорости по одному оптоволоконному кабелю 178 Тбит/с» . ISPreview. 15.08.2020. Архивировано из оригинала 28 сентября 2022 г. Проверено 18 июля 2021 г.
- ^ «Передача 1,53 петабит в секунду в 55-модовом волокне со стандартным диаметром оболочки» . НИКТ. 10.11.2022 . Проверено 11 ноября 2022 г.
- ^ «Побит рекорд скорости передачи данных по стандартному оптоволоконному кабелю» . Новый Атлас. 10.11.2022 . Проверено 11 ноября 2022 г.
- ^ «Побит рекорд скорости передачи данных по стандартному оптоволоконному кабелю» . ISPreview. 2022-11-12. Архивировано из оригинала 11 ноября 2022 г. Проверено 11 ноября 2022 г.
- ^ «NEC и Corning достигают петабитной оптической передачи» . Оптика.org. 22 января 2013 г. Проверено 23 января 2013 г.
- ^ «Большие данные теперь со скоростью света» . Новый учёный. 30 марта 2013 г. Проверено 3 августа 2018 г.
- ^ Энтони, Себастьян (25 марта 2013 г.). «Исследователи создают оптоволоконную сеть, которая работает на скорости 99,7% скорости света, бьет рекорды скорости и задержки — ExtremeTech» . Экстримтех .
- ^ «Один лазер и кабель обеспечивают скорость оптоволокна 43 Тбит/с» . ISPreview. 03.07.2014. Архивировано из оригинала 4 апреля 2023 г. Проверено 30 июня 2018 г.
- ^ «255 Тбит/с: самая быстрая сеть в мире может передавать весь интернет-трафик по одному волокну» . ЭкстримТех . 27 октября 2014 г. Проверено 30 июня 2018 г.
- ^ «Достижение мирового рекорда пропускной способности оптоволокна со скоростью 2,15 Пбит/с» . НИКТ. 13 октября 2015 г. Проверено 25 августа 2018 г.
- ^ «Передача по оптоволоконному кабелю один петабит в секунду на рекордное расстояние в 200 км» (PDF) . НТТ. 2017-03-23. Архивировано из оригинала (PDF) 30 июня 2018 г. Проверено 30 июня 2018 г.
- ^ «Успех передачи по оптоволоконному кабелю сверхвысокой емкости, побивший мировой рекорд в пять раз и достигший 10 петабит в секунду» (PDF) . Глобал Сей. 13 октября 2017 г. Проверено 25 августа 2018 г.
- ^ «Исследователи из Японии «бьют рекорд передачи» на расстояние более 1045 км с помощью трехмодового оптоволокна» . Волоконные системы. 16 апреля 2018 г. Проверено 30 июня 2018 г.
- ^ «Новый мировой рекорд: скорость оптоволокна увеличена до 319 Тбит/с» . ISPreview. 16 июля 2021 г. Архивировано из оригинала 4 апреля 2023 г. Проверено 18 июля 2021 г.
- ^ «Первая в мире успешная передача 1 петабит в секунду по многожильному волокну со стандартным диаметром оболочки» . НИКТ. 30 мая 2022 г. Проверено 11 ноября 2022 г.
- ^ «Новый рекорд скорости оптоволокна — 1,02 Пбит/с — достигнут на расстоянии более 51,7 км» . ISPreview. 07.06.2022. Архивировано из оригинала 11 ноября 2022 г. Проверено 11 ноября 2022 г.
- ^ «Быстрая скорость передачи данных превышает 1 петабит в секунду» . Ньюатлас. 01.06.2022 . Проверено 11 ноября 2022 г.
- ^ Йоргенсен, А.А.; Конг, Д.; Хенриксен, MR; Клейс, Ф.; Йе, З.; Хельгасон, Т. Б.; Хансен, HE; Хм.; Янков, М.; Форчхаммер, С.; Андрексон, П.; Ларссон, А.; Карлссон, М.; Шредер, Дж.; Сасаки, Ю.; Айкава, К.; Томсен, Дж.В.; Мориока, Т.; Галили, М.; Торрес-Компани, В.; Оксенлёве, ЛК (20 октября 2022 г.). «Передача данных со скоростью петабит в секунду с использованием микросотового кольцевого резонаторного источника» . Природная фотоника . 16 (11). Природа: 798–802. Бибкод : 2022NaPho..16..798J . дои : 10.1038/s41566-022-01082-z . S2CID 253055705 . Проверено 23 октября 2022 г.
- ^ «Рекордная скорость передачи данных 1,84 петабит/с достигнута с помощью фотонного чипа и оптоволоконного кабеля» . Аппаратное обеспечение Тома. 20 октября 2022 г. Проверено 23 октября 2022 г.
- ^ Ху, Хао; Да Рос, Франческо; Пу, Минхао; Да, Фейхун; Ингерслев, Каспер; Порту-да-Сильва, Эдсон; Нуруззаман, Мэриленд; Амма, Ёшимичи; Сасаки, Юсуке; Мизуно, Такаюки; Миямото, Ютака; Оттавиано, Луиза; Семенова, Елизавета; Гуань, Пэнъюй; Зибар, Дарко; Галили, Майкл; Ивинд, Крестен; Мориока, Тосио; Оксенлёве, Лейф К. (2 июля 2018 г.). «Гречка частот на основе одного источника, обеспечивающая максимально параллельную передачу данных» (PDF) . Природная фотоника . 12 (8). Nature Photonics (том 12, страницы 469–473): 469–473. Бибкод : 2018NaPho..12..469H . дои : 10.1038/s41566-018-0205-5 . S2CID 116723996 .
- ^ «Новая революционная технология может обеспечить скорость Интернета в 100 раз за счет использования витых световых лучей» . Физика.орг. 24 октября 2018 г. Проверено 25 октября 2018 г.
- ^ Юэ, Цзэнцзи; Рен, Хаоран; Вэй, Шибяо; Линь, Цзяо; Гу, Мин (24 октября 2018 г.). «Нанометрология углового момента в ультратонкой плазмонной топологической изоляционной пленке» . Природные коммуникации . 9 (1). Nature Communications (том 9, артикул: 4413): 4413. Бибкод : 2018NatCo...9.4413Y . дои : 10.1038/s41467-018-06952-1 . ПМК 6200795 . ПМИД 30356063 .
- ^ Кристофер С. Дэвис. «Волоконно-оптическая технология и ее роль в информационной революции» .
- ^ Пашотта, доктор Рюдигер. «Оптико-волоконная связь» . rp-photonics.com .
- ^ Ли, ММ; Дж. М. Рот; Т.Г. Ульмер; К.В. Крайан (2006). «Феномен плавления волокна в волокнах, сохраняющих поляризацию, на длине волны 1,55 мкм» (PDF) . Конференция по лазерам и электрооптике/Квантовой электронике и лазерной науке и фотонным системным технологиям . бумага JWB66. Оптическое общество Америки . Архивировано из оригинала (PDF) 17 июля 2011 года . Проверено 14 марта 2010 г.
- ^ Маколей, Аластер Д. (2011). Военные лазерные технологии для обороны: технологии, которые произведут революцию в войне 21 века . Джон Уайли и сыновья. ISBN 9781118019542 .
Оптические датчики выгодны в опасных средах, поскольку при разрыве волокна или износе его покрытия не возникает искр.
- Энциклопедия лазерной физики и технологий
- Волоконно-оптические технологии от Вивека Алвейна
- Агравал, Говинд П. (2002). Волоконно-оптические системы связи . Нью-Йорк: Джон Уайли и сыновья . ISBN 978-0-471-21571-4 .
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Кайзер, Герд. (2011). Волоконно-оптическая связь , 4-е изд. Нью-Йорк: МакГроу-Хилл, ISBN 9780073380711
- Старший, Джон. (2008). Оптоволоконная связь: принципы и практика , 3-е изд. Прентис Холл. ISBN 978-0130326812
Внешние ссылки
[ редактировать ]
- «Понимание оптической связи» Красная книга IBM
- Волоконная оптика — Интернет, кабельная и телефонная связь. Архивировано 22 октября 2016 г. в Wayback Machine.
