El surgimiento, desarrollo, aplicación y perspectivas de desarrollo de la fibra óptica (detalles)

La comunicación por fibra óptica es actualmente la tecnología de transmisión de información más importante. Hasta la fecha no se ha descubierto ninguna tecnología que pueda sustituirlo. Incluso durante la crisis de las comunicaciones mundiales, cuando las empresas estaban extremadamente escasas de fondos y relativamente escasas en inversión en I+D, la investigación sobre nuevas tecnologías de comunicaciones por fibra óptica no se detuvo ni se relajó. Creó el récord más alto de transmisión de regeneración no eléctrica de 4×40 Gb/s de 10 000 km en el laboratorio; realizó pruebas técnicas in situ de transmisión de distancia ultralarga de 1200 km basada en DWDM de 40 Gb/s en redes comerciales existentes. Las tecnologías MSTP y CWDM adecuadas para redes de área metropolitana, EOT (Ethernet sobre red de transporte), MOT (MPLS sobre red de transporte), ASON, EPON/GPON y otras tecnologías son logros importantes de este período. Además, los nuevos dispositivos y fibras ópticas, como los dispositivos VCSEL de 1310/1550 nm, los láseres semiconductores de puntos cuánticos de 1310 nm, las fibras ópticas G.656 y las fibras ópticas de cristal fotónico, también ilustran el desarrollo continuo de la tecnología de comunicación por fibra óptica desde otra perspectiva.

La tecnología de comunicación por fibra óptica de mi país también se ha desarrollado enormemente con el fuerte apoyo del gobierno. El importante proyecto nacional de investigación científica y tecnológica del "Décimo Plan Quinquenal" "Desarrollo de equipos y sistemas de comunicación de fibra óptica SDH (STM-256) de 40 Gb/s" ha logrado avances significativos, logrando una transmisión de 480 km de señales ópticas de 40 Gb/s en G .652 fibra óptica; "86 El proyecto "Tres" "Desarrollo del sistema DWDM de 80 × 40 Gb/s" también ha logrado avances significativos. El "sistema ASON con capacidad de conmutación de Tb/s" ha logrado funciones básicas y ha sido probado en China Mobile. El "sistema de acceso de fibra óptica EPON" ha sido aprobado. El grupo de expertos "863" lo ha aceptado y entrará en pruebas de campo "El desarrollo de la fibra óptica G.656 ha logrado resultados satisfactorios; la fibra de cristal fotónico y sus componentes en el "973". "El proyecto también está en progreso...

En las redes de comunicación operativas reales, la aplicación de muchas tecnologías nuevas también refleja el desarrollo de la tecnología de comunicación de fibra óptica. Por ejemplo, el actual DWDM basado en 10 Gb/s tiene Conviértase gradualmente en la corriente principal de la red central, y el sistema DWDM de 160 × 10 Gb / s se ha convertido en la corriente principal. Se ha aplicado en las redes de muchos operadores en mi país. CWDM y MSTP se utilizan ampliamente en redes de área metropolitana. Se han lanzado redes de prueba hasta el hogar en ciudades como Wuhan y Chengdu.

En general, el progreso de la tecnología de comunicación por fibra óptica es una necesidad de la sociedad de la información y una necesidad inevitable del desarrollo económico. Es interminable.

Ethernet nació como una red de área local informática. Antes de combinarse con la tecnología de transmisión óptica, solo se limitaba a su aplicación dentro del alcance de las redes de área local. combinada con la tecnología de transmisión óptica, la tecnología Ethernet se ha desarrollado rápidamente y ya no se limita a las redes de área local, sino que también se ha extendido a las redes de área metropolitana e incluso a aplicaciones de redes de área amplia. EPON en la red de acceso óptico como ejemplo. La tecnología MAC original de Ethernet es una conexión punto a punto, pero en EPON se ha convertido en una conexión punto a multipunto.

La razón. Es necesario desarrollar el acceso a la fibra óptica porque las necesidades comerciales de las personas no se limitan a la voz tradicional, sino que también tienen necesidades cada vez más urgentes de datos de alta velocidad, música de alta fidelidad, videos interactivos y otros servicios. Las empresas requieren grandes anchos de banda y metales tradicionales. El acceso por cable o incluso VDSL no puede satisfacer la demanda, por lo que es más ventajoso recurrir al acceso por fibra óptica con potentes capacidades de ancho de banda. Al mismo tiempo, es más ventajoso utilizar la comunicación por paquetes para respaldar estos servicios, excepto los de voz. , existen ventajas al utilizar el modo de paquetes. La tecnología Ethernet es la más utilizada y la más sencilla en la comunicación por paquetes. Con el soporte de fibra óptica, el medio de transmisión más ventajoso, la tecnología Ethernet puede desempeñar un papel muy importante.

EPON es el producto de la combinación de la tecnología Ethernet antes mencionada y la red óptica pasiva. Como tecnología PON muy ventajosa en el acceso a fibra óptica, se puede utilizar con la combinación de múltiples tecnologías, como ATM, SDH, etc., produce métodos de acceso óptico como APON y GPON respectivamente.

Los estándares básicos de APON se publicaron ya en 1998 y se han promovido en algunos países. Admite servicios de banda ancha con garantía de QoS y tiene ventajas técnicas, pero su tecnología es compleja y costosa. Además, en los últimos años, la tecnología IP ha desafiado la tecnología ATM y su desarrollo se ha visto gravemente obstaculizado, lo que ha afectado la pendiente de APON. .

GPON apareció más tarde y heredó la tecnología de APON. Desarrollado en conjunto con SDH, su estándar inicial se publicó en 2003 y hasta ahora se han desarrollado una serie de estándares. GPON tiene las mayores ventajas en el soporte de servicios de conmutación de circuitos y puede aprovechar al máximo los recursos SDH existentes en Internet, por lo que ha recibido gran atención desde su aparición. Sin embargo, todavía tiene desventajas relativamente complejas, lo que hace que su coste siga siendo elevado y afecte en cierta medida a su promoción.

EPON es el último en desarrollarse y su estándar no se aprobó hasta finales de junio de este año. Su mayor ventaja es que hereda la simplicidad de Ethernet, por lo que su costo es relativamente bajo y cuenta con el favor de la industria. Sin embargo, es relativamente difícil soportar servicios TDM, por lo que EPON y GPON tienen que competir. Queda por ver cuál es mejor en la red de acceso de fibra óptica, ¿cuál es el preferido, EPON o GPON? Todavía es difícil saberlo. Pero, en general, si se quiere popularizar y comercializar la fibra hasta el hogar a gran escala, debe pasar por un proceso gradual. Esto se debe a que la comprensión y aceptación de una cosa por parte de la gente es un proceso gradual. Además, los dos factores más importantes son los servicios y los precios que ofrece la red. Estos dos puntos, por supuesto, son indispensables. Trabajen juntos para resolver estos dos problemas. Además, en nuestro país existe otra cuestión institucional, a saber, la cuestión de la gestión de las empresas de telecomunicaciones y de radio y televisión, dado que esta cuestión es relativamente compleja y delicada, no la discutiremos aquí. Además, a juzgar por la experiencia de promoción internacional, el apoyo gubernamental también es un factor muy importante. En definitiva, la tendencia general del FTFH es siempre imparable.

El desarrollo de la red de acceso de fibra óptica supone ante todo una revolución para la propia red de acceso. Sin excepción, las redes de acceso tradicionales utilizan cables metálicos para el acceso. Después del desarrollo de la tecnología inalámbrica y la tecnología de comunicación por fibra óptica, el acceso inalámbrico y el acceso por fibra óptica han entrado gradualmente en la red de acceso, pero su proporción es muy pequeña. La fibra hasta el hogar es aún más rara. Generalmente, se usa más fibra en la sección de alimentación, es decir, la mayoría de las ciudades han implementado FTTC/FTTB, y se usa muy poca en la línea de distribución, es decir, la sección de línea doméstica. El desarrollo de la red de acceso de fibra óptica, es decir, FTTH, plantea un enorme problema de renovación de la ingeniería de líneas domésticas para los usuarios existentes, para los edificios nuevos, implica la introducción de fibra óptica en el edificio y en el interior, e incluso puede modificar el código de construcción. requisitos. El mayor impacto es que los servicios prestados en la red de acceso se volverán más diversos y, dado que la mayoría de los hogares actualmente tienen varias habitaciones y patios, los equipos terminales de usuario se distribuyen en cada habitación. Después de agregar fibra óptica a la casa, cómo enviar información. a todos los equipos terminales, ¿deberíamos seguir usando fibra óptica, deberíamos usar cables metálicos o deberíamos usar tecnología inalámbrica? Este es un tema que involucra la red doméstica (o las instalaciones del usuario) y que actualmente se está discutiendo. Se están estudiando redes de líneas telefónicas domésticas, redes eléctricas domésticas, redes inalámbricas domésticas, etc.

Además, el desarrollo de las redes de acceso de fibra óptica tendrá un gran impacto en las redes del área metropolitana e incluso en las redes core. Una vez implementada la fibra hasta el hogar, el ancho de banda promedio por hogar se calcula en 150 Mb/s. Si solo hay 10 millones de usuarios de FTTH en el país, el nuevo ancho de banda será de 1500 Tb/s. Calculado únicamente en base a una probabilidad promedio de uso simultáneo del 10%, las señales con un ancho de banda de 150 Tb/s inundarán las redes del área metropolitana en todas partes, por lo que las redes del área metropolitana enfrentarán una enorme presión de expansión. Además, la mayor parte del nuevo ancho de banda pertenece a los servicios de datos en paquetes, por lo que la red de datos en paquetes se ampliará principalmente en la red del área metropolitana. Para entonces, la capacidad de conmutación de paquetes en la red del área metropolitana superará con creces la capacidad de conmutación de circuitos. Además, una parte considerable del nuevo ancho de banda fluirá hacia la red central, por lo que la red central también enfrenta la presión de nuevas construcciones y expansión de capacidad. De manera similar, el tipo de señales transportadas por la red central también ha cambiado mucho, desde el circuito. -Tipo de señales para empaquetar señales Señor.

El acceso a la fibra óptica aún debe ser aceptado gradualmente por la gente. Al mismo tiempo, además de los dos elementos principales de negocio y costo, la tecnología en sí también tiene un proceso de madurez gradual, que incluye el diseño de ingeniería, construcción, pruebas, Es necesario resolver una serie de cuestiones de apoyo como el mantenimiento, la operación y la gestión, y es necesario probarlas y promoverlas gradualmente después de adquirir experiencia. Por tanto, la construcción de una red de acceso de fibra óptica no se produce de la noche a la mañana.

La fibra hasta el hogar supone un nuevo hito en el desarrollo de las comunicaciones por fibra óptica. Al popularizar la fibra óptica en el hogar, se promoverá integralmente el desarrollo de todos los aspectos de la tecnología de comunicación por fibra óptica, incluidos dispositivos optoelectrónicos, fibras ópticas, cables ópticos, equipos de sistemas, así como el desarrollo de diseño de ingeniería, construcción, pruebas y mantenimiento. , operación, gestión y demás aspectos mencionados anteriormente. De la actual promoción internacional de la fibra hasta el hogar, ya resulta muy evidente que la promoción del mercado de las comunicaciones por fibra óptica tiene un efecto impulsor, y así se ha confirmado.

Los problemas técnicos básicos de la fibra óptica hasta el hogar han sido solucionados, por lo que se está desarrollando rápidamente a nivel internacional. Por supuesto, la tecnología seguirá avanzando y las tecnologías existentes seguirán mejorándose. Por ejemplo, cómo soportar mejor los servicios de paquetes en GPON; cómo soportar mejor los servicios de tipo circuito en EPON; cómo diversas tecnologías pueden reducir aún más los costos y mejorar el rendimiento, y cómo adaptarse a la provisión y actualización de nuevos servicios, etc.

En un sentido general, la comunicación por fibra óptica es una tecnología de transmisión. Desde el campo de la transmisión, no se ha encontrado que ninguna tecnología de transmisión sea más competitiva que la comunicación por fibra óptica. Según los conceptos que conozco, las redes de acceso también pertenecen a la categoría de redes de transmisión. Desde este punto de vista, el acceso inalámbrico tiene ciertas ventajas debido a su movilidad, pero su ancho de banda es limitado y el tamaño de los terminales móviles no puede hacerlo debido a limitaciones tales. Como son demasiado grandes y la pantalla no es demasiado grande, la gente todavía está dispuesta a utilizar terminales fijos en situaciones no móviles y, naturalmente, el acceso a la fibra óptica es la opción final. Por tanto, en la red central, la comunicación por fibra óptica tiene una ventaja absoluta. En la red de acceso, el acceso inalámbrico y el acceso por fibra óptica son complementarios entre sí.

Las perspectivas de desarrollo de las comunicaciones por fibra óptica son muy amplias. La capacidad máxima del actual sistema de comunicaciones de fibra óptica comercial sólo ha alcanzado 1,6 Tb/s (de hecho, esto es menos de la mitad de la capacidad final del sistema realmente utilizado), y la capacidad de ancho de banda de la fibra óptica es de al menos 200 a 300Tb/s basado en la tecnología actual. Se puede ver que actualmente sólo se utiliza el 1% de la capacidad de fibra óptica, lo que sigue siendo débil, y el potencial de la fibra óptica está lejos de realizarse sin tener en cuenta las mayores capacidades que aporta el mayor desarrollo de la tecnología. Se puede observar que la comunicación por fibra óptica todavía tiene un gran margen de desarrollo. La comunicación totalmente óptica de la que habla la gente ahora es en realidad la "etapa principal" de la verdadera comunicación totalmente óptica en el futuro. La transformación de las comunicaciones que las redes totalmente ópticas que realmente realizan el procesamiento de señales totalmente ópticas traerán a las personas no puede ser. descrito en detalle ahora.