Yüksek hızlı Data Transmission için Fiber Optik Teknolojisinde ilerlemeler
Fiber optik teknoloji temel olarak küresel iletişim olarak yeniden şekillendirmiştir, bakır kabloların kıtalarda nasıl aktarıldığını, okyanusların altında ve veri merkezlerinin altında, ultra-pure camın parçalarıyla bilgi taşımak için ışık nabızlarını kullanarak, fiber optikler kanallarını sunar, hız ve güvenilir kabloların son beş yılda, sürekli araştırma ve mühendisliğin fiber optik ağlarını laboratuvardaki donanımlardan yararlandığı temel gelişmeleri takip eder ve bu gelecekteki her şeyi bulut bilişime ve gerçek zamanlı finansal ticarete destekletir.
Fiber Optik Teknolojisinin Tarihsel Arka Planları
19. yüzyılda bilgi tarihleri taşımak için ışık kullanmak kavramı, ancak pratik fiber optikler sadece 1960'larda ve 1970'lerde ortaya çıktı. cam elyaflarla yapılan erken deneyler, Ocak ayında Nobel Ödülü kazandı - 1970'te, Kristal İşleri iletişim için başarısız oldu.
Erken fiber sistemler, çok daha yüksek veri oranlarına izin veren çok fazla ışık yolu kullandı, ancak 1986'da sınırlı bir bant genişliğine sahip olan modal dağıtımlarından muzdaripti. 1970'lerin sonlarında tek mod fiberleri ve 1980'lerin başlarında bu sorunu ortadan kaldırdı, TAT-8'ten modern kablolara kadar yolculuk, sadece birkaç on yıl boyunca fiber optik teknolojideki dramatik ilerlemeleri gösteriyor.
Fiber Optik İletmenin Temelleri
En son gelişmeleri anlamak temel ilkelerin bir kavrayışı gerektirir. Bir fiber optik kablo bir çekirdekten oluşur (silica cam), biraz daha düşük reraktif indeks ve koruyucu bir kaplama. Işık tüm iç yansıma ile akışlar. Data iscoded by modlating the light source – tipik olarak bir lazer diyot - yüksek hızlarda. Anahtar performans ölçümleri (imkan kaybı), dağıtım (pulse yayılma), ve nonlineer etkiler.
Fiber Optik Teknolojisindeki Son Gelişmeler
Yüksek Band genişliği Wavelong-Division Multixing
En etkili yeniliklerden biri, birden fazla fiber (WDM) kullanarak, yüksek çözünürlükte 80, 96 veya hatta 160 kanal üzerinde çalışan birçok bağımsız veri kanalını kullanarak, WDM, iki-polarizasyonlu anahtarlama (DWDM) iki yönlü sinyal işlemeye veya 10, 40, 100 veya 400 Gbps'ye kadar tüm dijital koherent transceleri kullanarak, dört farklı sinyal işlemeye devam ediyor.
Geliştirilmiş Signal Quality ve Longer Reach
Optik yükselteçler, 1550 nm bandında aynı anda tüm WDM kanallarını azaltmak için, yüksek çözünürlükte 20-30 dB'nin elde ettiği yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte bulunan yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte bulunan yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte bulunan yüksek çözünürlükte bulunan yüksek çözünürlükte bulunan yüksek çözünürlükte bulunan yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte bulunan yüksek çözünürlükte bulunan yüksek çözünürlükte bulunan yüksek çözünürlükte bulunan yüksek çözünürlükte bulunan yüksek çözünürlükte bulunan ve yüksek çözünürlükte bulunan yüksek çözünürlükte bulunan yüksek çözünürlükte bulunan yüksek çözünürlükte bulunan yüksek çözünürlükte bulunan yüksek çözünürlükte bulunan yüksek çözünürlükte bulunan bir şekilde yapılır.
Dispersion Management Techniques
Chromatic Dağıtımı - WDM sistemlerindeki düşük olmayan cezalara ilişkin farklı dalgalar eğilimi - sınırlı mesafe ürünü. Dispersion-shiftli fiberler (DSF) 1990'larda, WDM sistemlerindeki düşük olmayan cezalardan elde edilen emisyonlar ile tanıtıldı.Modern çözümler, hem de dijital sinyal işleme, hem de daha yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte ve yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte ve yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte bulunan ve yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte.
Uzay-Division Multixing ve Multicore Fibers
WDM tek mod fiberde temel sınırlara yaklaşırken, araştırmacılar uzay-division multiplexing (SDM) SDM, birden fazla temel (multicore fiber) veya birden fazla mod (few-mode fiber) gibi birden çok uzaysal kanallarını keşfederler, hatta fiberler 7, 19, veya 19 çekirdekli fiberler, her biri yaklaşık 37 WDM kanallarını taşımaya zorlayan bir şekilde, bağlantı karmaşıklığı ve maliyetle, SDM, 100 Tbps'nin ötesine ölçeklendirme kapasitesi için önemli bir teknoloji olarak kabul edilir.
Gelişen Teknolojiler ve Gelecek Yollar
Fotonik Kristal Fibers ve Hollow-Core Fibers
Fotonik kristal fiberler (PCF) geleneksel fiberler için mümkün olmayan özellikleri elde edebilir: sonsuza kadar tek mod operasyonu, aşırı derecede büyük veya küçük mod alanları ve süper iletken olmayanlar için yüksek olmayan süreler için yüksek çözünürlükte kesintiler ve yüksek çözünürlükte bulunan nano-partiküller için, yüksek çözünürlükte bulunan yüksek çözünürlükte bulunan yüzeyler için yüksek çözünürlükte bulunan yüksek çözünürlükte bulunan yüksek çözünürlükte bulunan yüksek çözünürlükte bulunanlar için yüksek çözünürlükte bulunan yüksek çözünürlükte bulunan yüksek çözünürlükte bulunan yüzeylere sahiptir.
5G ve IoT ile entegrasyon
5G ağları, büyük bağlantı, yüksek güvenilirlik ve son derece düşük gecikme gerektirir - yoğun fiber backhaul. Fiber antene (FTTA) ve merkezileştirilmiş radyo erişim ağlarına (C-RAN) uzaktan radyo kafalarını taban bandına bağlanmak için aynı altyapıyı kullanır. Elektriksel optik ağlarda yenilik sağlar (PON) ve 50G-PON gibi, milyonlarca IoT cihazı desteklemek için fiber kapasiteye sahiptir. Fiber optik algılama teknolojisi aynı zamanda çevre izleme için aynı altyapıdan yararlanabilir.
Data Center Interconnects in Data Center Interconnects
Veri merkezleri dijital ekonominin motorlarıdır ve fiber optikler, 100-150 metreden fazla bağlantıya geçiş yapmak için kritiktir.Bir veri merkezi, kısa erişimli multimode fiber (e.g., OM5) 800GBASE-DR ve Tbps Ethernet gibi standartları kullanarak, daha düşük elektriksel hızları ve inter-data merkezi bağlantıları ve tek modları azaltmaktadır.
Yeni Modulation Formats and Coherent Optiks
Modülasyondaki ilerlemeler fiber kapasite büyümesi temellendirmeden (OOK) geçiş, yüksek hızlı dijital modülasyon (QAM) ve analog transistimalistleri (DAC) ve analog-enerjik dönüştürücüler için her kutuplaşmanın bağımsız bir veri akışı taşıdığını ve sinyalin iki aşamadan fazla sabitlenmediğini gösteriyor.
Telekomünikasyon Uygulamalarının Ötesinde Uygulamaları
Fiber optik teknoloji internet ve telefon ağlarıyla sınırlı değildir. Tıbbi endoskopda, optik fiberlerin paketleri, insanları en az vaziflik ile insan vücudundan görüntüler sunar. Yüksek güç fiber lazerleri, lazer kirişleri kesme, kaynak ve üretim için lazer kirişler üretmek için kullanılır. Fiber optik sensörler ölçüm sıcaklığı, su basıncı ve rotasyon (fiber gyroskopları) aşırı derecede hassas hale getirir.
Çevre ve Ekonomik Bakışlar
Fiber optik kablolar, sadece nanodüktörlerde önemli bir yatırım gerektirir ve bu sayede küçük kanallarda daha az güç harcarlar.Bir kez yüklenen fiber, fiber on yıllardır hizmet hayatı sunar ve son zamanlarda sadece elektronikleri değiştirerek kapasite yükseltme yeteneğine sahiptir - bakıra kıyasla, fiber daha az güç harcar, yeşil ağlara katkıda bulunur.
Meydanlar ve Araştırma Frontiers
Dikkat çekici ilerlemeye rağmen, fiber optik iletim hala temel sınırlarla karşı karşıya kalır. Kendi kendine özgü modülasyon, dört dalga karıştırması ve Brillouin saçılma, belirli bir fiber bağlantı için teorik olarak maksimum sınırlar oluşturur.Bu limit geri yükleme bu etkileri kısmen telafi edebilir, transistimalasyonda güç tüketimi artırır.The Lineer Shannon limiti, nonlineer Schrödinger denklemi tarafından açıklanan, verilen bir fiber bağlantı için daha fazla teorik olarak maksimum hale getirir.
Bir başka sınır, fiberlerin korunması ve geliştirme alanlarındaki dağıtımını sağlamaktır. Yoğun kentsel merkezlerin konservebit bağlantılarından yararlanırken, birçok bölge hala mikrotrenching, hava fiberleri gibi temel genişbantlı sistemlere sahiptir ve hibrid fiber-telsiz ağlar (örneğin, fiber arkadan kablosuz erişimle sabit kablosuz erişim sağlar) dağıtım maliyetlerini azaltmak için tasarlanmıştır. ABD Broadband Equity, Access ve Deployment (BEAD) programı, özellikle de fiber genişleme konusunda çok yatırım yapmaktadır.
Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç
Fiber optik teknoloji, 1960'ların yüksek derece lifleri nedeniyle olağanüstü uzun bir yol geldi. Bugün, optik ağlar, bir nesil önce, internetin yüksek çözünürlükte yenilikleri sayesinde, gelişmiş yükselteçler, dağıtım yönetimi, koherent algılama ve yeni fiber tasarımları.Geçmiş fiberler gibi teknolojiler, multicore fiberler ve silikon fotonikler, kapasiteleri daha da ileriye taşımak için vaat ediyor, internet trafiğinin üst düzey büyümesini destekler.