El desarrollo de las comunicaciones por fibra óptica
La comunicación por fibra óptica es el principal método de transmisión de las redes de comunicación modernas. Su historia de desarrollo es de solo una o dos décadas y ha pasado por tres generaciones: fibra óptica multimodo de longitud de onda corta y fibra óptica multimodo de longitud de onda larga. Fibra óptica monomodo y fibra óptica monomodo de longitud de onda larga. El uso de comunicaciones por fibra óptica es un cambio importante en la historia de las comunicaciones. Más de 20 países, incluidos Estados Unidos, Japón, Gran Bretaña y Francia, han anunciado que ya no construirán líneas de comunicación por cable y se han comprometido a desarrollar la fibra óptica. Comunicaciones por fibra. Las comunicaciones por fibra óptica de China han entrado en la etapa práctica.
El nacimiento y desarrollo de las comunicaciones por fibra óptica supone una importante revolución en la historia de las telecomunicaciones, y figura como tecnología en los años 90 junto con las comunicaciones por satélite y las comunicaciones móviles. Después de entrar en el siglo XXI, debido al rápido desarrollo de los servicios de Internet y al crecimiento de las aplicaciones de audio, vídeo, datos y multimedia, existe una necesidad más urgente de servicios de gran capacidad (velocidad ultraalta y distancia ultralarga). ) sistemas y redes de transmisión de ondas ópticas.
La comunicación por fibra óptica es la última tecnología de comunicación que utiliza ondas de luz como ondas portadoras para transmitir información y utiliza fibras ópticas como medio de transmisión para realizar la transmisión de información y lograr propósitos de comunicación.
El proceso de desarrollo de la comunicación consiste en aumentar continuamente la frecuencia portadora para ampliar la capacidad de comunicación. Como frecuencia portadora, la frecuencia óptica ha alcanzado el límite superior de la onda portadora de comunicación porque la luz es una onda electromagnética con una potencia extremadamente alta. frecuencia, la luz está acostumbrada a Como portador, la capacidad de comunicación es enorme, cientos de veces mayor que la de los métodos de comunicación anteriores, y es extremadamente atractiva. La comunicación óptica ha sido un objetivo que la gente ha perseguido durante mucho tiempo, y también es la dirección inevitable. del desarrollo de la comunicación.
En comparación con las comunicaciones eléctricas anteriores, la principal diferencia entre las comunicaciones de fibra óptica es que tiene muchas ventajas: tiene una amplia banda de frecuencia de transmisión y una gran capacidad de comunicación; baja pérdida de transmisión y una larga distancia de relé; , peso ligero y bajo contenido de materias primas. Es cuarzo, que ahorra materiales metálicos y favorece el uso racional de los recursos. Tiene fuertes propiedades de aislamiento y antiinterferencias electromagnéticas. También tiene las ventajas de una fuerte resistencia a la corrosión y una fuerte resistencia a la radiación; , buena resistencia al viento, sin chispas, pequeñas fugas y gran confidencialidad, se pueden utilizar en entornos especiales o aplicaciones militares. FTTH puede proporcionar a los usuarios un ancho de banda extremadamente rico, por lo que siempre se ha considerado un método de acceso ideal. Desempeña un papel importante en la realización de la sociedad de la información y requiere promoción y construcción a gran escala. La fibra óptica requerida para FTTH puede ser de 2 a 3 veces mayor que la fibra óptica existente. En el pasado, debido al alto costo de FTTH y la falta de servicios de video y contenido de banda ancha, FTTH no se incluyó en la agenda y solo se llevaron a cabo unas pocas pruebas. Debido al avance de los dispositivos optoelectrónicos, los precios de los módulos transceptores ópticos y las fibras ópticas se han reducido considerablemente. Además, se ha facilitado el contenido de banda ancha, lo que ha acelerado el proceso práctico de FTTH.
Los países desarrollados tienen diferentes puntos de vista sobre FTTH: la estadounidense AT&T cree que el mercado de FTTH es pequeño y declaró en 0F62003 que FTTH sólo tendrá un mercado en 20-50 años. Los operadores estadounidenses Verizon y Sprint son más proactivos y utilizarán FTTH para transformar sus redes en un plazo de 10 a 12 años. La japonesa NTT fue la primera en desarrollar FTTH y ya cuenta con casi 2 millones de usuarios. La FTTH de China se encuentra en la etapa piloto. La tecnología ADSL, ahora ampliamente utilizada, todavía tiene ciertas ventajas en la prestación de servicios de banda ancha
En comparación con FTTH: ① El precio es barato ② La red de alambre de cobre original se utiliza para simplificar la construcción del proyecto ③ La transmisión de 1Mbps- Los programas de cine y televisión de 500 kbps pueden satisfacer los requisitos necesarios. La promoción a gran escala de FTTH está restringida.
Para los servicios de banda ancha que se desarrollarán en un futuro próximo, tales como: educación en línea, oficina en línea, televisión de conferencias, juegos en línea, diagnóstico y tratamiento remoto y otros servicios bidireccionales y HDTV de alta definición. televisión digital, servicios con transmisión asimétrica de enlace ascendente y descendente, ADSL es difícil de satisfacer. Especialmente HDTV, después de la compresión, su velocidad de transmisión aún necesita 19,2 Mbps. Se está desarrollando utilizando tecnología H.264 y se puede comprimir a 5 ~ 6 Mbps. En general, se cree que la velocidad de transmisión más alta de ADSL, que garantiza QOS, es de 2 Mbps, lo que todavía es difícil de transmitir HDTV. Se puede considerar que la HDTV es el principal motor de FTTH. Es decir, cuando llegue el servicio HDTV deberá ser FTTH. Generalmente existen dos categorías de redes ópticas pasivas P2P punto a punto y PON.
Ventajas de la solución F2P: cada usuario transmite de forma independiente sin afectarse entre sí, y el sistema es flexible para cambiar; se pueden utilizar módulos optoelectrónicos baratos de baja velocidad, la distancia de transmisión es larga;
Desventajas: Para reducir la cantidad de fibras ópticas y tuberías que los usuarios necesitan para conectarse directamente a la oficina, se debe colocar un nodo activo que agregue usuarios en el área de usuarios.
Solución PON - Ventajas: El mantenimiento pasivo de la red es sencillo en principio, se pueden ahorrar componentes optoelectrónicos y fibras ópticas. Desventajas: es necesario utilizar módulos optoelectrónicos costosos de alta velocidad; es necesario utilizar módulos electrónicos para distinguir a los usuarios con diferentes distancias para evitar señales de enlace ascendente conflictivas de cada usuario, la distancia de transmisión se acorta según la relación de ancho de banda de enlace descendente de cada usuario; se ocupan entre sí. Si el ancho de banda del usuario no se cumple con la garantía, no solo es necesario ampliar la capacidad de la red, sino que también es necesario reemplazar los módulos PON y de usuario para resolver el problema. (Según precio de mercado, PEP es más económico que PON)
Existen muchos tipos de PON, generalmente los siguientes: (1) APON: ATM-PON, adecuado para redes de conmutación ATM. (2) BPON: PON de banda ancha. (3) OPON: OFP-PON que utiliza procesamiento de tramas universal. (4) EPON: PON que utiliza tecnología Ethernet, GPON es una PON de Gigabit Ethernet. (5) WDM-PON: PON que utiliza multiplexación por división de longitud de onda para distinguir a los usuarios. Dado que los usuarios están relacionados con las longitudes de onda, el mantenimiento es inconveniente, por lo que rara vez se usa en FTTH.
La tecnología de acceso inalámbrico se está desarrollando rápidamente. El protocolo IEEE802.11g que se puede utilizar como WLAN tiene un ancho de banda de transmisión de hasta 54 Mbps y un rango de cobertura de más de 100 metros. Ya está disponible comercialmente. Si se utiliza el acceso inalámbrico WLAN para la transmisión de datos del usuario, incluidos: datos de enlace ascendente y descendente y datos de enlace ascendente de TV bajo demanda VOD, el enlace ascendente no es grande para los usuarios comunes y IEEE802.11g puede satisfacerlo. FTTH que utiliza fibra óptica se utiliza principalmente para resolver la transmisión de enlace descendente de vídeo de banda ancha HDTV. Por supuesto, también puede incluir algunos datos de enlace descendente cuando sea necesario. Esto forma una red doméstica de "acceso inalámbrico de fibra al hogar" (acceso inalámbrico FTTH). Este tipo de red doméstica es particularmente sencilla si utiliza PON, porque esta PON no tiene señal de enlace ascendente y no requiere un módulo electrónico para determinar el alcance. El coste se reduce considerablemente y el mantenimiento es sencillo. Si el grupo de usuarios que pertenece a la PON está cubierto por la red inalámbrica de área metropolitana WiMAX (1EEE802.16) y puede usarse, entonces no hay necesidad de construir una WLAN dedicada. Es una tendencia utilizar la tecnología inalámbrica en las redes de acceso, pero las redes de acceso inalámbrico aún necesitan ser compatibles con redes de fibra óptica densamente distribuidas cerca de los usuarios, lo que es casi lo mismo que FTTH. El acceso inalámbrico FTTH es la tendencia de desarrollo futuro.
El desarrollo de la conmutación óptica
en realidad se puede expresar como: transmisión y conmutación de comunicaciones.
La fibra óptica solo resuelve el problema de la transmisión, pero también necesita resolver el problema de la conmutación óptica. En el pasado, las redes de comunicación estaban compuestas por cables metálicos que transmitían señales electrónicas y utilizaban interruptores electrónicos para el intercambio. Excepto por una pequeña sección en el extremo del usuario, la red de comunicación es toda de fibra óptica, que transmite señales ópticas. Un enfoque razonable debería ser utilizar conmutación óptica. Sin embargo, debido a la inmadurez de los dispositivos de conmutación óptica, la única forma de solucionar el intercambio de redes ópticas es el método "óptico-eléctrico-óptico", es decir, convertir señales ópticas en señales eléctricas, intercambiarlas electrónicamente y luego convertirlas. nuevamente en señales ópticas. Evidentemente se trata de un método poco razonable, ineficaz y antieconómico. Se están desarrollando conmutadores ópticos de alta capacidad para implementar redes ópticas conmutadas, especialmente las llamadas ASON (redes ópticas conmutadas automáticamente). Normalmente, la velocidad de la información transmitida en las redes ópticas es xGbps y los conmutadores electrónicos no están a la altura de esta tarea. El intercambio electrónico generalmente se implementa en grupos de bajo orden. La conmutación óptica puede realizar una conmutación XGbD de alta velocidad. Por supuesto, esto no significa que todo deba intercambiarse con luz, especialmente para el intercambio de señales de baja velocidad y de grano pequeño, no es necesario utilizar conmutación electrónica madura. Actualmente, en las redes de datos las señales aparecen en forma de "paquetes" mediante la denominada "conmutación de paquetes". Las partículas del paquete son relativamente pequeñas y se puede utilizar el intercambio electrónico. Sin embargo, cuando se agrega una gran cantidad de paquetes en la misma dirección y el número es grande, se debe utilizar conmutación óptica con gran capacidad.
Se ha puesto en práctica la conmutación óptica con pocos canales y gran capacidad. Por ejemplo, se utiliza para protección, caída y programación de canales de pequeño volumen. Generalmente, para lograr esto se utilizan interruptores ópticos mecánicos e interruptores ópticos térmicos. Debido a las limitaciones de volumen, consumo de energía e integración de estos conmutadores ópticos, el número de canales es generalmente de 8 a 16.
El intercambio electrónico generalmente tiene métodos de "división espacial" y "división temporal".
En la conmutación óptica, existen "división espacial", "división de tiempo" y "conmutación de longitud de onda". Las comunicaciones de fibra óptica rara vez utilizan conmutación óptica por división de tiempo.
Conmutación por división de espacio óptico: Generalmente, los conmutadores ópticos se utilizan para transferir señales ópticas de una fibra óptica a otra fibra óptica. Los interruptores ópticos de separación de espacios incluyen interruptores mecánicos, semiconductores y termoópticos. Utilizando tecnología integrada, se desarrolló un interruptor óptico de micromotor MEM con un tamaño tan pequeño como mm. Se ha desarrollado un conmutador óptico de 1296x1296MEM (Lucent), que tiene carácter experimental.
Intercambio de longitud de onda óptica: asignando una longitud de onda específica a cada objeto de intercambio. Por lo tanto, enviando una longitud de onda específica se puede comunicar con un objeto específico. La clave para realizar el intercambio de longitudes de onda ópticas es la necesidad de desarrollar fuentes de luz prácticas de longitud de onda variable, filtros ópticos y conjuntos de interruptores ópticos integrados, confiables y de bajo consumo. Se ha desarrollado un sistema de prueba de conexión cruzada (corning) que combina la división espacial y la longitud de onda de un interruptor óptico semiconductor 640x640 AWG. El uso de la división del espacio óptico y la división de la longitud de onda óptica puede formar una red de conmutación óptica muy flexible. NTT de Japón llevó a cabo una prueba de campo utilizando enrutamiento y conmutación de longitud de onda en la ciudad de Chitose, con un radio de 5 kilómetros, un total de 43 nodos terminales (5 nodos en prueba) y una velocidad de 2,5 Gbps.
Las redes ópticas conmutadas automáticamente, llamadas ASON, son la dirección de un mayor desarrollo.
El desarrollo de dispositivos optoelectrónicos integrados
Al igual que los dispositivos electrónicos, los dispositivos optoelectrónicos también deben avanzar hacia la integración. Aunque no es necesario integrar todos los dispositivos optoelectrónicos, un número considerable de ellos sí son necesarios y pueden integrarse. El circuito de guía de ondas ópticas planas PLC actualmente en desarrollo es como una placa de circuito impreso, en la que se pueden ensamblar dispositivos optoelectrónicos, o se puede integrar directamente en un dispositivo optoelectrónico. Para realizar FTTH o ASON, se necesitan dispositivos optoelectrónicos nuevos, pequeños, baratos e integrados.
El mercado de las comunicaciones por fibra óptica
Como todos sabemos, la burbuja de la industria de TI en el año 2000 provocó un crecimiento explosivo de la escala de producción de la industria de las comunicaciones por fibra óptica y resultó en una sobreproducción de productos. Los precios de los equipos de transmisión óptica, los dispositivos optoelectrónicos y las fibras ópticas se han desplomado. Especialmente para la fibra óptica, el precio por kilómetro durante el período de la burbuja era de 1.200 yenes, y el precio era de aproximadamente 100 yenes por kilómetro, que era más barato que el cable de cobre. ¿Cuándo se recuperará el mercado de las comunicaciones por fibra óptica?
Según las estadísticas y previsiones de RHK sobre la inversión en la industria de las comunicaciones de América del Norte, como se muestra en la Figura 2, 2002 fue el año más bajo, equivalente a un retroceso de cuatro años. . Ha mejorado un poco, pero aún no se ha recuperado. Según esta especulación, la recuperación se producirá en 2007-2008. El mercado de las comunicaciones por fibra óptica también está mejorando junto con el mercado de TI. Estas mejoras han sido impulsadas en gran medida por FTTH y la televisión digital de banda ancha.
Después de todo, FTTH es una demanda de la sociedad de la información, y el mercado de las comunicaciones por fibra óptica debe tener un futuro brillante. La construcción de FTTH en los países desarrollados ha comenzado y ya existe un mercado considerable. En términos generales, los beneficios de los dispositivos y equipos aumentarán gradualmente en respuesta a la demanda del mercado y pueden ser buenos en 2007-2008. Sin embargo, en la industria de la fibra óptica, a pesar del éxito del antidumping, los precios siguen siendo bajos y las ganancias escasas. De hecho, en todo el mundo, la escala de producción de fibra óptica es demasiado grande y la velocidad de desarrollo de FTTH se ve afectada por el entorno social, incluidas las condiciones económicas de los ciudadanos y el desarrollo de la televisión digital, y ha aumentado lentamente. Se entiende que algunas grandes empresas han suspendido varias fábricas de fibra óptica y pueden iniciar la producción en cualquier momento según las condiciones del mercado. El resultado es que la oferta siempre supera la demanda. Es una regla común del mercado que los precios suben sólo cuando la oferta supera la demanda. Por lo tanto, si la industria de la fibra óptica quiere obtener enormes ganancias, puede que sea después de 2009. Las áreas económicamente subdesarrolladas y las ciudades pequeñas de China todavía necesitan construir líneas de fibra óptica, pero la cantidad de fibra óptica todavía se encuentra en un rango en el que la oferta supera la demanda.
Para el mercado chino, FTTH se retrasará debido a los desafíos del ADSL y el desarrollo de la televisión digital HDTV. El entorno social y las condiciones para la construcción a gran escala de FTTH en China aún no están establecidos y puede llevar algún tiempo. Sin embargo, los Juegos Olímpicos de Beijing requieren la promoción de la HDTV y la reducción de los precios de los equipos, lo que promoverá el desarrollo de FTTH. Se espera que FTTH se promueva en China en 2007-2008.
Sin embargo, también existen los llamados distritos comerciales centrales (CBD) en algunas grandes ciudades, que tienen un poder económico relativamente fuerte y han adoptado la fibra óptica para PTTP residencial para la construcción. En términos generales, la FTTH de China se encuentra en la etapa piloto. El papel de los pilotos es, por un lado, explorar la tecnología y la experiencia en construcción y, por otro, competir por los usuarios. Por ello, los operadores de telecomunicaciones y los propietarios locales están llevando a cabo activamente proyectos piloto de FTTH para desarrollar servicios de banda ancha. Por lo tanto, los operadores de radiodifusión se enfrentan a enormes desafíos. Las emisoras deben acelerar el desarrollo de la televisión digital, enriquecer el contenido de los programas y adoptar modelos de negocio competitivos. Si los organismos de radiodifusión quieren desarrollar la televisión a la carta VOD, también necesitarán transformar la red de televisión por cable en ambas direcciones. Si se utiliza la red de fibra óptica, ésta podrá adaptarse más plenamente al futuro desarrollo tecnológico y a la demanda del mercado.
Estrategia de Banda Ancha en China
En el "Duodécimo Plan Quinquenal" para la Infraestructura de Red de Banda Ancha publicado en mayo de 2012, el Ministerio de Industria y Tecnología de la Información propuso que para 2015, el país Básicamente, tengo que darme cuenta de que "la fibra óptica se lleva a los edificios y hogares de las ciudades, y la banda ancha se lleva a las zonas rurales y aldeas". El ancho de banda de acceso de los hogares urbanos ha alcanzado los 20 Mbit/s, y el ancho de banda de acceso de los hogares rurales ha alcanzado los 4 Mbit/s; se ha logrado cobertura de fibra hasta el hogar para 200 millones de hogares, con más de 40 millones de usuarios. y la tasa de fibra hasta el hogar en residencias urbanas de nueva construcción ha alcanzado más del 60%.
“Los métodos y tecnologías de acceso en el mercado de banda ancha de mi país están dominados por ADSL, mientras que otros países con altas velocidades de banda ancha dependen básicamente del acceso de fibra óptica”. Dijo que llevar fibra óptica hasta el hogar es la parte más importante de la estrategia de banda ancha.
Qian Fuxi, académico de la Academia de Ciencias de China, dijo que la comunicación por fibra óptica tiene las ventajas de una gran capacidad de información, una larga distancia de transmisión y una baja interferencia de señal. En los sistemas de comunicación de todo el mundo, más del 90% de la información se transmite a través de fibras ópticas. Se espera que en los próximos 5 a 10 años, la fibra óptica anual necesaria para la implementación a gran escala de fibra hasta el hogar en mi país supere los 100 millones de kilómetros, lo que brindará buenas oportunidades para el desarrollo de la fibra óptica nacional. industria de las comunicaciones.
Según las últimas estadísticas de la Unión Internacional de Telecomunicaciones, 112 países y economías de todo el mundo han lanzado estrategias de banda ancha. La implementación de la estrategia de banda ancha seguramente traerá un gran desarrollo del acceso a la fibra óptica y hará de la industria de la banda ancha de fibra óptica una de las industrias con el crecimiento más rápido y el mayor espacio de desarrollo en toda la industria de la información y las comunicaciones. El sitio web global del portal de fibra óptica hasta el punto de acceso doméstico: China Optical Fiber Communication Network es actualmente el sitio web del portal de información sobre comunicaciones de fibra óptica líder en China. Con el rápido desarrollo de la integración de tres redes y la fibra hasta el hogar en China, hay menos plataformas en línea para que los usuarios se comuniquen y la información profesional está relativamente dispersa. La apertura del portal de comunicaciones de fibra óptica de China proporciona una plataforma profesional a gran escala para que empresas, usuarios y entusiastas de la industria se transmitan información de la industria entre sí e intercambien información de productos en Internet.
La ventaja del Portal de Comunicación de Fibra Óptica de China es que proporciona información de la industria, noticias, conocimiento profesional, innumerables datos sobre oferta y demanda de productos, así como un modelo operativo abierto, servicios diversificados de valor agregado y diseño humanizado. diseño, etc Esto le permite comprender mejor las tendencias de la industria y obtener más oportunidades comerciales. Esto brindará oportunidades únicas para que las empresas de comunicaciones de fibra óptica expandan sus negocios de redes e ingresen al comercio electrónico.
Características del portal de comunicación de fibra óptica de China:
Intercambio de información, comunicación técnica, exhibición de productos, lectura de información, suscripción a noticias, relación de oferta y demanda, búsqueda de oportunidades comerciales, servicios de publicidad, membresía. promoción, creación de sitios web corporativos, desarrollo de la personalidad, información sobre asociaciones, recursos de exposición, talentos de la industria, agentes comerciales, etc. Políticas industriales y espacio de desarrollo