Ekki er langt síðan svarblaðið á miðju ári fyrir sameiginlega þróun Hengqin milli Zhuhai og Macao var hægt að þróast. Einn af ljósleiðarunum yfir landamæri vakti athygli. Það fór í gegnum Zhuhai og Macao til að átta sig á samtengingu tölvuafls og samnýtingu auðlinda frá Macao til Hengqin og byggja upp upplýsingarás. Shanghai er einnig að kynna uppfærslu- og umbreytingarverkefni "sjón- í koparbakið" alls trefjar samskiptanets til að tryggja hágæða efnahagsþróun og betri samskiptaþjónustu fyrir íbúa.
Með hraðri þróun nettækninnar eykst eftirspurn notenda eftir netumferð dag frá degi, hvernig á að bæta getu ljósleiðarasamskipta hefur orðið brýnt vandamál sem þarf að leysa.
Frá því að ljósleiðarasamskiptatækni kom fram hefur hún valdið miklum breytingum á sviði vísinda og tækni og samfélags. Sem mikilvæg beiting leysitækni hefur leysirupplýsingatækni táknuð með ljósleiðarasamskiptatækni byggt upp ramma nútíma samskiptanets og orðið mikilvægur hluti upplýsingaflutnings. Ljósleiðarasamskiptatækni er mikilvægur burðarkraftur núverandi internetheims og hún er einnig ein af kjarnatækni upplýsingaaldarinnar.
Með sífelldri tilkomu ýmissa nýrrar tækni eins og Internet of Things, stór gögn, sýndarveruleiki, gervigreind (AI), fimmtu kynslóðar farsímasamskipta (5G) og önnur tækni, eru meiri kröfur gerðar til upplýsingaskipta og miðlunar. Samkvæmt rannsóknargögnum sem Cisco gaf út árið 2019 mun árleg IP umferð á heimsvísu aukast úr 1,5ZB (1ZB=1021B) árið 2017 í 4,8ZB árið 2022, með samsettum árlegum vexti upp á 26%. Frammi fyrir vexti mikillar umferðar eru ljósleiðarasamskipti, sem mest burðarás samskiptanetsins, undir gífurlegum þrýstingi til að uppfæra. Háhraða, stór afkastagetu ljósleiðarasamskiptakerfi og netkerfi verða almenn þróunarstefna ljósleiðarasamskiptatækni.
Þróunarsaga og rannsóknarstaða ljósleiðarasamskiptatækni
Fyrsti rúbínleysirinn var þróaður árið 1960, eftir að Arthur Showlow og Charles Townes uppgötvuðu hvernig leysir virka árið 1958. Síðan, árið 1970, var fyrsti AlGaAs hálfleiðara leysirinn sem var hægt að starfa við stofuhita þróaður með góðum árangri og árið 1977, Hálfleiðara leysirinn varð að veruleika til að vinna stöðugt í tugþúsundir klukkustunda í hagnýtu umhverfi.
Enn sem komið er hafa leysir forsendur fyrir ljósleiðarasamskiptum í atvinnuskyni. Frá upphafi uppfinningar leysisins viðurkenndu uppfinningamennirnir mikilvæga hugsanlega notkun þess á sviði samskipta. Hins vegar eru tveir augljósir annmarkar á leysisamskiptatækni: annar er sá að mikið magn af orku mun tapast vegna fráviks leysigeislans; hitt er að það hefur mikil áhrif á notkunarumhverfið, svo sem notkun í andrúmsloftinu verður verulega háð breytingum á veðurskilyrðum. Þess vegna, fyrir leysisamskipti, er hentugur sjónbylgjuleiðari mjög mikilvægur.
Ljósleiðarinn sem notaður er til samskipta sem Dr. Kao Kung, Nóbelsverðlaunahafi í eðlisfræði lagði til, uppfyllir þarfir leysisamskiptatækni fyrir bylgjuleiðara. Hann lagði til að Rayleigh-dreifingartap á ljósleiðara úr gleri gæti verið mjög lítið (minna en 20 dB/km) og afl tap í ljósleiðara stafar aðallega af frásogi ljóss með óhreinindum í glerefnum, svo efnishreinsun er lykillinn. til að draga úr ljósleiðaratapi Key, og benti einnig á að einhams sending er mikilvæg til að viðhalda góðum samskiptaafköstum.
Árið 1970 þróaði Corning Glass Company kvars-undirstaða multimode ljósleiðara með tapi upp á um 20dB/km samkvæmt hreinsunartillögu Dr. Kao, sem gerði ljósleiðara að veruleika fyrir samskiptamiðla. Eftir stöðugar rannsóknir og þróun nálgaðist tap á kvars-undirstaða ljósleiðara fræðilegum mörkum. Hingað til hafa skilyrði ljósleiðarasamskipta verið fullnægt.
Snemma ljósleiðarasamskiptakerfi tóku öll upp móttökuaðferðina við beina uppgötvun. Þetta er tiltölulega einföld ljósleiðarasamskiptaaðferð. PD er ferhyrndur lögmálsskynjari og aðeins er hægt að greina styrkleika sjónmerkisins. Þessi beina móttökuaðferð hefur haldið áfram frá fyrstu kynslóð ljósleiðarasamskiptatækni á áttunda áratugnum til byrjun tíunda áratugarins.
Til að auka litrófsnýtingu innan bandbreiddarinnar þurfum við að byrja á tveimur þáttum: Annað er að nota tækni til að nálgast Shannon mörkin, en aukningin á litrófsnýtingu hefur aukið kröfur um fjarskipta- og hávaðahlutfallið og þar með dregið úr sendingarfjarlægð; hitt er að nýta áfangann að fullu. Upplýsingaflutningsgeta skauunarástandsins er notuð til flutnings, sem er önnur kynslóð samhangandi sjónsamskiptakerfis.
Önnur kynslóð samhangandi sjónsamskiptakerfis notar sjónblöndunartæki til að greina innan dyne og samþykkir móttöku skauunarfjölbreytileika, það er að við móttökuendann eru merkjaljósið og staðbundið sveifluljósið brotið niður í tvo ljósgeisla þar sem skautunarástandið er hornrétt. til hvors annars. Á þennan hátt er hægt að ná fram skautun-ónæmri móttöku. Að auki skal bent á að á þessum tíma er hægt að ljúka tíðnimælingu, endurheimt burðarfasa, jöfnun, samstillingu, skautunarrakningu og demultiplexing við móttökuenda með stafrænni merkjavinnslu (DSP) tækni, sem einfaldar vélbúnaðinn til muna. hönnun á móttakara, og bætt merki endurheimt getu.
Nokkrar áskoranir og hugleiðingar sem standa frammi fyrir þróun ljósleiðarasamskiptatækni
Með beitingu ýmissa tækni hafa akademískir hringir og iðnaðurinn í grundvallaratriðum náð takmörkum litrófsskilvirkni ljósleiðarasamskiptakerfisins. Til að halda áfram að auka flutningsgetuna er aðeins hægt að ná því með því að auka bandbreidd kerfisins B (línulega auka getu) eða auka merki-til-suð hlutfall. Sérstök umræða er sem hér segir.
1. Lausn til að auka sendingarkraft
Þar sem hægt er að draga úr ólínulegum áhrifum af völdum flutnings með miklum krafti með því að auka almennilega virkt svæði þversniðs trefjarins, er lausnin til að auka aflið til að nota fáa-hama trefjar í stað einhams trefja til flutnings. Að auki er algengasta lausnin á ólínulegum áhrifum nú að nota stafræna bakútbreiðsla (DBP) reiknirit, en bætt frammistöðu reiknirit mun leiða til aukinnar útreikningsflækjustigs. Nýlega hafa rannsóknir á vélanámstækni í ólínulegri bætur sýnt fram á góða umsóknarmöguleika, sem dregur verulega úr flóknu reikniritinu, þannig að hönnun DBP kerfisins getur verið aðstoðuð með vélanámi í framtíðinni.
2. Auktu bandbreidd ljósmagnarans
Með því að auka bandbreiddina geturðu brotist í gegnum takmarkanir á tíðnisviði EDFA. Auk C-bandsins og L-bandsins getur S-bandið einnig verið innifalið í notkunarsviðinu og hægt er að nota SOA eða Raman magnarann til mögnunar. Hins vegar hefur núverandi ljósleiðari mikið tap á öðrum tíðnisviðum en S-bandinu og nauðsynlegt er að hanna nýja gerð ljósleiðara til að draga úr flutningstapinu. En fyrir restina af hljómsveitunum er ljósmögnunartækni sem fæst í verslun líka áskorun.
3. Rannsóknir á ljósleiðara með litlum sendingartapi
Rannsóknir á trefjum með litlum flutningstapi eru eitt mikilvægasta viðfangsefnið á þessu sviði. Hollow core fiber (HCF) hefur möguleika á minni flutningstapi, sem mun draga úr tíma seinkun á flutningi trefja og geta útrýmt ólínulegum vandamálum trefja að miklu leyti.
4. Rannsóknir á tækni tengdri geimskiptingu margföldunar
Rúmskipting margföldunartækni er áhrifarík lausn til að auka getu eins trefjar. Nánar tiltekið er fjölkjarna ljósleiðari notaður til flutnings og afkastageta eins trefjar er tvöfölduð. Kjarni málsins í þessu sambandi er hvort það sé til afköstum ljósmagnara. , annars getur það aðeins jafngilt mörgum einkjarna ljósleiðara; með því að nota mode-deiling multiplexing tækni, þar á meðal línulega skautun ham, OAM geisla byggt á fasa singularity og sívalur vektor geisla byggt á skautun singularity, slík tækni getur verið Beam multiplexing veitir nýtt frelsisstig og bætir getu sjónsamskiptakerfa. Það hefur víðtæka notkunarmöguleika í ljósleiðarasamskiptatækni, en rannsóknir á tengdum ljósmagnara eru líka áskorun. Að auki er einnig athyglisvert hvernig á að koma jafnvægi á kerfisflækjuna af völdum mismunadrifshams hóptaöfs og stafræna jöfnunartækni með mörgum inntakum og margfaldri framleiðsla.
Horfur um þróun ljósleiðarasamskiptatækni
Ljósleiðarasamskiptatækni hefur þróast frá fyrstu lághraða sendingunni til núverandi háhraðaflutnings og hefur orðið ein af burðarásartækninni sem styður upplýsingasamfélagið og hefur myndað gríðarstórt aga og félagslegt svið. Í framtíðinni, þar sem eftirspurn samfélagsins eftir upplýsingaflutningi heldur áfram að aukast, munu ljósleiðarasamskiptakerfi og nettækni þróast í átt að ofurstórri getu, upplýsingaöflun og samþættingu. Samhliða því að bæta flutningsgetu munu þeir halda áfram að draga úr kostnaði og þjóna lífsviðurværi fólksins og hjálpa landinu að byggja upp upplýsingar. samfélagið gegnir mikilvægu hlutverki. CeiTa hefur unnið með fjölda náttúruhamfarastofnana, sem geta spáð fyrir um svæðisbundnar öryggisviðvaranir eins og jarðskjálfta, flóð og flóðbylgjur. Það þarf aðeins að vera tengt við ONU CeiTa. Þegar náttúruhamfarir eiga sér stað mun jarðskjálftastöðin gefa út viðvörun snemma. Flugstöðin undir ONU Alerts verður samstillt.
(1) Greindur sjónkerfi
Í samanburði við þráðlausa samskiptakerfið eru sjónsamskiptakerfið og net snjalla sjónkerfisins enn á byrjunarstigi hvað varðar netuppsetningu, netviðhald og bilanagreiningu og greind er ófullnægjandi. Vegna gríðarlegrar afkastagetu eins trefja mun það að koma upp hvers kyns trefjabilun hafa mikil áhrif á efnahag og samfélag. Þess vegna er eftirlit með netbreytum mjög mikilvægt fyrir þróun snjallra neta í framtíðinni. Þær rannsóknarleiðbeiningar sem þarf að huga að í þessum þætti í framtíðinni eru: kerfisbreytueftirlitskerfi sem byggir á einfaldaðri samfelldri tækni og vélanámi, tækni til vöktunar á eðlisfræðilegu magni sem byggir á samfelldri merkjagreiningu og fasa-næmri sjónrænni tímalénsspeglingu.
(2) Samþætt tækni og kerfi
Megintilgangur samþættingar tækja er að draga úr kostnaði. Í ljósleiðarasamskiptatækni er hægt að framkvæma stutta háhraða sending merkja með stöðugri endurnýjun merkja. Hins vegar, vegna vandamála við endurheimt áfanga og skautunarástands, er samþætting samhangandi kerfa enn tiltölulega erfið. Að auki, ef hægt er að framkvæma stórfellt samþætt sjón-rafmagns-sjónkerfi, mun kerfisgetan einnig batna verulega. Hins vegar, vegna þátta eins og lítillar tæknilegrar skilvirkni, mikils flókins og erfiðleika við samþættingu, er ómögulegt að kynna almennt sjónræn merki eins og allt sjónrænt 2R (endurmögnun, endurmótun), 3R (endurmögnun). , endurtímasetningu og endurmótun) á sviði sjónsamskipta. vinnslutækni. Þess vegna, með tilliti til samþættingartækni og kerfa, eru framtíðarrannsóknarstefnurnar sem hér segir: Þó að núverandi rannsóknir á geimskiptingarkerfum séu tiltölulega ríkar, hafa lykilþættir geimskiptingar margföldunarkerfa ekki enn náð tæknilegum byltingum í akademíu og iðnaði, og frekari styrkingar er þörf. Rannsóknir, svo sem samþættir leysir og mótunartæki, tvívíddar samþættir móttakarar, samþættir ljósmagnarar með mikilli orkunýtingu, osfrv.; nýjar gerðir ljósleiðara geta stækkað verulega bandbreidd kerfisins, en enn er þörf á frekari rannsóknum til að tryggja að alhliða frammistöðu þeirra og framleiðsluferlar geti náð núverandi einstigi. rannsaka ýmis tæki sem hægt er að nota með nýju ljósleiðaranum í samskiptatenglinum.
(3) Optísk fjarskiptatæki
Í ljósfræðilegum samskiptatækjum hafa rannsóknir og þróun kísilljóseindatækja náð fyrstu niðurstöðum. Hins vegar, eins og er, eru innlendar tengdar rannsóknir aðallega byggðar á óvirkum tækjum og rannsóknir á virkum tækjum eru tiltölulega veikar. Hvað varðar sjónsamskiptatæki, eru framtíðarrannsóknarleiðbeiningar: samþættingarrannsóknir á virkum tækjum og kísilsjóntækjum; rannsóknir á samþættingartækni ljóstækja sem ekki eru úr kísil, svo sem rannsóknir á samþættingartækni III-V efna og hvarfefna; frekari þróun nýrra tækjarannsókna og þróunar. Eftirfylgni, svo sem samþætt litíumníóbat sjónbylgjuleiðari með kostum háhraða og lítillar orkunotkunar.
Pósttími: ágúst-03-2023
