Si muda mrefu uliopita, karatasi ya majibu ya katikati ya mwaka ya maendeleo ya pamoja ya Hengqin kati ya Zhuhai na Macao ilikuwa ikifunuliwa polepole. Moja ya nyuzi za macho za kuvuka mpaka zilivutia tahadhari. Ilipitia Zhuhai na Macao ili kutambua muunganisho wa nishati ya kompyuta na ugavi wa rasilimali kutoka Macao hadi Hengqin, na kuunda kituo cha habari. Shanghai pia inakuza mradi wa uboreshaji na mageuzi wa mtandao wa mawasiliano wa "optical into copper back" ili kuhakikisha maendeleo ya hali ya juu ya uchumi na huduma bora za mawasiliano kwa wakazi.
Pamoja na maendeleo ya haraka ya teknolojia ya mtandao, mahitaji ya watumiaji wa trafiki ya mtandao yanaongezeka siku baada ya siku, jinsi ya kuboresha uwezo wa mawasiliano ya nyuzi za macho imekuwa tatizo la haraka kutatuliwa.
Tangu kuonekana kwa teknolojia ya mawasiliano ya nyuzi za macho, imeleta mabadiliko makubwa katika nyanja za sayansi na teknolojia na jamii. Kama matumizi muhimu ya teknolojia ya leza, teknolojia ya habari ya leza inayowakilishwa na teknolojia ya mawasiliano ya nyuzi za macho imejenga mfumo wa mtandao wa kisasa wa mawasiliano na kuwa sehemu muhimu ya upitishaji habari. Teknolojia ya mawasiliano ya nyuzi macho ni nguvu muhimu ya kubeba ulimwengu wa sasa wa Mtandao, na pia ni moja ya teknolojia ya msingi ya enzi ya habari.
Kwa kuendelea kuibuka kwa teknolojia mbalimbali zinazoibuka kama vile Mtandao wa Mambo, data kubwa, uhalisia pepe, akili bandia (AI), mawasiliano ya simu ya kizazi cha tano (5G) na teknolojia nyinginezo, mahitaji ya juu zaidi yanawekwa kwenye ubadilishanaji na usambazaji wa taarifa. Kulingana na data ya utafiti iliyotolewa na Cisco mnamo 2019, trafiki ya kila mwaka ya IP itaongezeka kutoka 1.5ZB (1ZB=1021B) mnamo 2017 hadi 4.8ZB mnamo 2022, na kiwango cha ukuaji cha kila mwaka cha 26%. Inakabiliwa na mwelekeo wa ukuaji wa trafiki ya juu, mawasiliano ya nyuzi za macho, kama sehemu ya uti wa mgongo wa mtandao wa mawasiliano, iko chini ya shinikizo kubwa la kuboresha. Mifumo ya mawasiliano ya nyuzi za macho ya kasi ya juu, yenye uwezo mkubwa na mitandao itakuwa mwelekeo wa maendeleo ya teknolojia ya mawasiliano ya nyuzi za macho.
Historia ya Maendeleo na Hali ya Utafiti wa Teknolojia ya Mawasiliano ya Fiber ya Macho
Laser ya kwanza ya ruby ilitengenezwa mwaka wa 1960, kufuatia ugunduzi wa jinsi lasers inavyofanya kazi na Arthur Showlow na Charles Townes mwaka wa 1958. Kisha, mwaka wa 1970, laser ya kwanza ya semiconductor ya AlGaAs yenye uwezo wa kufanya kazi kwa kuendelea kwa joto la kawaida ilitengenezwa kwa ufanisi, na mwaka wa 1977. laser ya semiconductor iligunduliwa kufanya kazi mfululizo kwa makumi ya maelfu ya masaa katika mazingira ya vitendo.
Kufikia sasa, leza zina sharti za mawasiliano ya kibiashara ya nyuzi za macho. Tangu mwanzo wa uvumbuzi wa laser, wavumbuzi walitambua matumizi yake muhimu ya uwezo katika uwanja wa mawasiliano. Hata hivyo, kuna mapungufu mawili ya wazi katika teknolojia ya mawasiliano ya laser: moja ni kwamba kiasi kikubwa cha nishati kitapotea kutokana na kutofautiana kwa boriti ya laser; nyingine ni kwamba inaathiriwa sana na mazingira ya utumaji, kama vile utumaji katika mazingira ya angahewa utakabiliwa kwa kiasi kikubwa na mabadiliko ya hali ya hewa . Kwa hiyo, kwa mawasiliano ya laser, wimbi la wimbi la macho linalofaa ni muhimu sana.
Fizikia ya macho inayotumiwa kwa mawasiliano iliyopendekezwa na Dk. Kao Kung, mshindi wa Tuzo ya Nobel katika fizikia, inakidhi mahitaji ya teknolojia ya mawasiliano ya leza kwa miongozo ya mawimbi. Alipendekeza kuwa upotezaji wa kutawanya kwa Rayleigh wa nyuzi za glasi inaweza kuwa chini sana (chini ya 20 dB/km), na upotezaji wa nguvu katika nyuzi za macho hutoka kwa kunyonya kwa mwanga na uchafu wa vifaa vya glasi, kwa hivyo utakaso wa nyenzo ndio ufunguo. kupunguza upotezaji wa nyuzi za macho, na pia alisema kuwa upitishaji wa hali moja ni muhimu ili kudumisha utendaji mzuri wa mawasiliano.
Mnamo mwaka wa 1970, Kampuni ya Corning Glass ilitengeneza nyuzinyuzi za hali ya juu za quartz zenye hasara ya takriban 20dB/km kulingana na pendekezo la utakaso la Dk. Kao, na kufanya nyuzi za macho kuwa ukweli kwa vyombo vya mawasiliano. Baada ya utafiti na maendeleo endelevu, upotevu wa nyuzi za macho zenye msingi wa quartz ulikaribia kikomo cha kinadharia. Hadi sasa, masharti ya mawasiliano ya nyuzi za macho yametimizwa kikamilifu.
Mifumo ya awali ya mawasiliano ya nyuzi macho yote ilipitisha mbinu ya kupokea ya utambuzi wa moja kwa moja. Hii ni njia rahisi ya mawasiliano ya nyuzi za macho. PD ni kigunduzi cha sheria ya mraba, na ni nguvu tu ya ishara ya macho inaweza kugunduliwa. Mbinu hii ya kupokea ugunduzi wa moja kwa moja imeendelea kutoka kizazi cha kwanza cha teknolojia ya mawasiliano ya nyuzi macho katika miaka ya 1970 hadi mwanzoni mwa miaka ya 1990.
Ili kuongeza matumizi ya wigo ndani ya kipimo data, tunahitaji kuanza kutoka kwa vipengele viwili: moja ni kutumia teknolojia kufikia kikomo cha Shannon, lakini ongezeko la ufanisi wa wigo limeongeza mahitaji ya uwiano wa mawasiliano ya simu na kelele, na hivyo kupunguza umbali wa maambukizi; nyingine ni kutumia kikamilifu awamu, Uwezo wa kubeba habari wa hali ya ubaguzi hutumiwa kwa maambukizi, ambayo ni mfumo wa mawasiliano wa macho wa kizazi cha pili.
Mfumo wa mawasiliano wa macho unaoshikamana wa kizazi cha pili hutumia kichanganyiko cha macho kwa ugunduzi wa intradyne, na kuchukua mapokezi ya utofauti wa polarization, yaani, mwishoni mwa upokeaji, mwanga wa ishara na mwanga wa oscillator wa ndani hutengana katika miale miwili ya mwanga ambayo hali za polarization ni orthogonal. kwa kila mmoja. Kwa njia hii, mapokezi ya polarization-isiyo na hisia yanaweza kupatikana. Kwa kuongezea, inapaswa kuzingatiwa kuwa kwa wakati huu, ufuatiliaji wa masafa, urejeshaji wa awamu ya mtoa huduma, usawazishaji, maingiliano, ufuatiliaji wa polarization na demultiplexing kwenye mwisho wa kupokea unaweza kukamilika kwa teknolojia ya usindikaji wa signal digital (DSP), ambayo hurahisisha sana vifaa. muundo wa kipokeaji , na kuboresha uwezo wa kurejesha mawimbi.
Baadhi ya Changamoto na Mazingatio Yanayokabili Maendeleo ya Teknolojia ya Mawasiliano ya Fibre
Kupitia matumizi ya teknolojia mbalimbali, duru za kitaaluma na sekta kimsingi zimefikia kikomo cha ufanisi wa spectral wa mfumo wa mawasiliano wa nyuzi za macho. Ili kuendelea kuongeza uwezo wa upitishaji, inaweza kupatikana tu kwa kuongeza kipimo cha data cha mfumo B (uwezo unaoongezeka kwa mstari) au kuongeza uwiano wa ishara hadi kelele. Mjadala maalum ni kama ifuatavyo.
1. Suluhisho la kuongeza nguvu ya kusambaza
Kwa kuwa athari isiyo ya mstari inayosababishwa na upitishaji wa nguvu ya juu inaweza kupunguzwa kwa kuongeza vizuri eneo la ufanisi la sehemu ya msalaba wa nyuzi, ni suluhisho la kuongeza nguvu kutumia nyuzi za mode chache badala ya nyuzi za mode moja kwa maambukizi. Kwa kuongezea, suluhisho la sasa la kawaida kwa athari zisizo za mstari ni kutumia algoriti ya uenezaji wa kidijitali (DBP), lakini uboreshaji wa utendaji wa algorithm utasababisha kuongezeka kwa utata wa hesabu. Hivi karibuni, utafiti wa teknolojia ya kujifunza mashine katika fidia isiyo ya mstari umeonyesha matarajio mazuri ya matumizi, ambayo hupunguza kwa kiasi kikubwa utata wa algoriti, hivyo muundo wa mfumo wa DBP unaweza kusaidiwa na kujifunza kwa mashine katika siku zijazo.
2. Ongeza bandwidth ya amplifier ya macho
Kuongeza kipimo data kunaweza kuvunja kikomo cha masafa ya masafa ya EDFA. Mbali na bendi ya C na bendi ya L, bendi ya S pia inaweza kujumuishwa katika safu ya programu, na kipaza sauti cha SOA au Raman kinaweza kutumika kwa ukuzaji. Hata hivyo, nyuzi za macho zilizopo zina hasara kubwa katika bendi za masafa zaidi ya bendi ya S, na ni muhimu kubuni aina mpya ya nyuzi za macho ili kupunguza upotevu wa maambukizi. Lakini kwa bendi zingine, teknolojia ya ukuzaji macho inayopatikana kibiashara pia ni changamoto.
3. Utafiti juu ya upotezaji mdogo wa nyuzi za macho
Utafiti juu ya upotezaji mdogo wa nyuzinyuzi ni moja wapo ya maswala muhimu zaidi katika uwanja huu. Fiber ya msingi ya mashimo (HCF) ina uwezekano wa kupoteza chini ya maambukizi, ambayo itapunguza ucheleweshaji wa muda wa maambukizi ya nyuzi na inaweza kuondoa tatizo lisilo la kawaida la fiber kwa kiasi kikubwa.
4. Utafiti juu ya teknolojia zinazohusiana na mgawanyiko wa nafasi
Teknolojia ya kuzidisha mgawanyiko wa nafasi ni suluhisho bora la kuongeza uwezo wa nyuzi moja. Hasa, nyuzi nyingi za msingi za macho hutumiwa kwa maambukizi, na uwezo wa fiber moja ni mara mbili. Suala la msingi katika suala hili ni ikiwa kuna amplifier ya juu ya ufanisi wa macho. , vinginevyo inaweza tu kuwa sawa na nyuzi nyingi za msingi za macho; kutumia teknolojia ya kuzidisha mgawanyiko wa hali ikiwa ni pamoja na hali ya mgawanyiko wa mstari, boriti ya OAM kulingana na umoja wa awamu na boriti ya vekta ya silinda kulingana na umoja wa polarization, teknolojia hiyo inaweza kuwa Beam multiplexing hutoa kiwango kipya cha uhuru na inaboresha uwezo wa mifumo ya mawasiliano ya macho. Ina matarajio mapana ya matumizi katika teknolojia ya mawasiliano ya nyuzi za macho, lakini utafiti kuhusu vikuza macho vinavyohusiana pia ni changamoto. Kwa kuongezea, jinsi ya kusawazisha ugumu wa mfumo unaosababishwa na ucheleweshaji wa kikundi cha hali tofauti na teknolojia ya kusawazisha ya dijiti ya pato nyingi pia inafaa kuzingatiwa.
Matarajio ya Ukuzaji wa Teknolojia ya Mawasiliano ya Fiber ya Macho
Teknolojia ya mawasiliano ya nyuzi za macho imeendelea kutoka upitishaji wa awali wa kasi ya chini hadi upitishaji wa sasa wa kasi ya juu, na imekuwa mojawapo ya teknolojia ya uti wa mgongo kusaidia jamii ya habari, na imeunda taaluma kubwa na uwanja wa kijamii. Katika siku zijazo, mahitaji ya jamii ya uwasilishaji wa habari yanapoendelea kuongezeka, mifumo ya mawasiliano ya nyuzi za macho na teknolojia za mtandao zitabadilika kuelekea uwezo mkubwa zaidi, akili, na muunganisho. Huku wakiboresha utendakazi wa usafirishaji, wataendelea kupunguza gharama na kuhudumia maisha ya watu na kusaidia nchi kujenga habari. jamii ina jukumu muhimu. CeiTa imeshirikiana na idadi ya mashirika ya maafa ya asili, ambayo yanaweza kutabiri maonyo ya usalama ya eneo kama vile matetemeko ya ardhi, mafuriko na tsunami. Inahitaji tu kuunganishwa kwenye ONU ya CeiTa. Maafa ya asili yanapotokea, kituo cha tetemeko la ardhi kitatoa onyo la mapema. Kituo chini ya Arifa za ONU kitasawazishwa.
(1) Mtandao wa macho wenye akili
Ikilinganishwa na mfumo wa mawasiliano ya wireless, mfumo wa mawasiliano ya macho na mtandao wa mtandao wa macho wenye akili bado uko katika hatua ya awali katika suala la usanidi wa mtandao, matengenezo ya mtandao na utambuzi wa makosa, na kiwango cha akili haitoshi. Kutokana na uwezo mkubwa wa nyuzi moja, tukio la kushindwa kwa nyuzi yoyote itakuwa na athari kubwa kwa uchumi na jamii. Kwa hiyo, ufuatiliaji wa vigezo vya mtandao ni muhimu sana kwa maendeleo ya mitandao ya akili ya baadaye. Maelekezo ya utafiti ambayo yanahitaji kuzingatiwa katika kipengele hiki katika siku zijazo ni pamoja na: mfumo wa ufuatiliaji wa vigezo vya mfumo kulingana na teknolojia iliyorahisishwa madhubuti na ujifunzaji wa mashine, teknolojia ya ufuatiliaji wa kiasi halisi kulingana na uchanganuzi madhubuti wa mawimbi na uakisi wa wakati wa kikoa wa macho unaozingatia awamu.
(2) Teknolojia na mfumo jumuishi
Madhumuni ya msingi ya kuunganisha kifaa ni kupunguza gharama. Katika teknolojia ya mawasiliano ya nyuzi macho, uwasilishaji wa mawimbi ya mwendo mfupi wa kasi ya juu unaweza kufikiwa kupitia uundaji upya wa mawimbi unaoendelea. Hata hivyo, kutokana na matatizo ya kurejesha hali ya awamu na polarization, ushirikiano wa mifumo madhubuti bado ni ngumu. Kwa kuongeza, ikiwa mfumo wa macho-umeme-macho uliounganishwa kwa kiasi kikubwa unaweza kupatikana, uwezo wa mfumo pia utaboreshwa kwa kiasi kikubwa. Hata hivyo, kutokana na sababu kama vile ufanisi mdogo wa kiufundi, ugumu wa hali ya juu, na ugumu wa kuunganishwa, haiwezekani kutangaza kwa upana mawimbi ya macho yote kama vile 2R ya macho yote (ukuzaji upya, kuunda upya), 3R (ukuzaji upya). , kuweka upya muda, na kuunda upya) katika uwanja wa mawasiliano ya macho. teknolojia ya usindikaji. Kwa hivyo, kwa upande wa teknolojia ya ujumuishaji na mifumo, mwelekeo wa utafiti wa siku zijazo ni kama ifuatavyo: Ingawa utafiti uliopo juu ya mifumo ya kuzidisha ya mgawanyiko wa nafasi ni tajiri kiasi, sehemu kuu za mifumo ya ugawanyaji wa nafasi bado hazijapata mafanikio ya kiteknolojia katika taaluma na tasnia. na kuimarisha zaidi kunahitajika. Utafiti, kama vile leza zilizounganishwa na moduli, vipokezi vilivyounganishwa vya pande mbili, vikuza sauti vilivyounganishwa vyenye ufanisi wa juu wa nishati, n.k.; aina mpya za nyuzi za macho zinaweza kupanua kwa kiasi kikubwa kipimo cha data cha mfumo, lakini utafiti zaidi bado unahitajika ili kuhakikisha kwamba utendaji wao wa kina na michakato ya utengenezaji inaweza kufikia moja iliyopo Kiwango cha fiber mode; soma vifaa mbalimbali vinavyoweza kutumika na nyuzi mpya kwenye kiunga cha mawasiliano.
(3) Vifaa vya mawasiliano vya macho
Katika vifaa vya mawasiliano ya macho, utafiti na maendeleo ya vifaa vya silicon photonic imepata matokeo ya awali. Hata hivyo, kwa sasa, utafiti unaohusiana na majumbani unategemea zaidi vifaa vinavyofanya kazi, na utafiti juu ya vifaa vinavyotumika ni duni. Kwa upande wa vifaa vya mawasiliano ya macho, maelekezo ya utafiti wa baadaye ni pamoja na: utafiti wa ushirikiano wa vifaa vya kazi na vifaa vya macho vya silicon; utafiti juu ya teknolojia ya ujumuishaji wa vifaa vya macho visivyo vya silicon, kama vile utafiti juu ya teknolojia ya ujumuishaji wa vifaa vya III-V na substrates; maendeleo zaidi ya utafiti na maendeleo ya kifaa kipya. Fuatilia, kama vile mwongozo wa wimbi wa macho wa lithiamu niobate na faida za kasi ya juu na matumizi ya chini ya nguvu.
Muda wa kutuma: Aug-03-2023
