Tendências de desenvolvimento da comunicação moderna por fibra óptica

Nos últimos anos,tecnologia de comunicação de fibra ópticadesenvolveu-se rapidamente e tornou-se um destaque brilhante no campo das comunicações. Com suas vantagens únicas, como ampla largura de banda, grande capacidade, imunidade a interferências eletromagnéticas e baixo custo, a comunicação por fibra óptica tornou-se rapidamente o principal método de transmissão para várias redes de comunicação. O desenvolvimento futuro da comunicação por fibra óptica ainda possui um enorme potencial.

Rede, alta capacidade e alta velocidade

o principal backbone de comunicação por fibra óptica do meu país está concluído, com capacidade que chega a Tbit/(s·km), que está quase inutilizada. Em meados da década de 1980, a taxa de comunicação digital por fibra óptica atingiu 144 Mbit/s, capaz de transmitir linhas telefônicas de 1980, ultrapassando as velocidades das operadoras de cabo coaxial. Consequentemente, a comunicação por fibra óptica tornou-se a tecnologia dominante e foi amplamente adotada, substituindo completamente os cabos nos backbones de transmissão. Com o desenvolvimento da tecnologia de multiplexação por divisão de comprimento de onda (WDM), o nível prático atual atingiu 40 × 10 Gbit/s. Os níveis de laboratório excedem em muito isso, com experimentos de transmissão de 80 × 40 Gbit/s já concluídos. O desenvolvimento da tecnologia WDM está crescendo e estima-se que a tecnologia comercial de 160 × 40 Gbit/s se tornará uma realidade num futuro próximo.

Waveletização Longa

O valor mínimo de perda da fibra óptica de sílica já está próximo do valor teórico. Para alcançar comunicação-de longa distância, são necessários novos materiais de fibra óptica. Geralmente, as fibras ópticas com perda extremamente baixa acima de 2μm são chamadas de fibras ópticas de comprimento de onda ultra{4}}longo (ou fibras ópticas infravermelhas), e os sistemas construídos com essas fibras são chamados de sistemas de comunicação de fibra óptica de comprimento de onda ultra-longo.

Serviços de entrega baseados em IP-

Nos últimos anos, com o rápido desenvolvimento da Internet, os serviços IP experimentaram um crescimento explosivo. As previsões indicam que o IP transportará vários serviços, incluindo voz, imagem e dados, formando a base das futuras redes de informação. Simultaneamente, as redes de transporte óptico, com WDM como núcleo e Redes Ópticas Inteligentes (ION) como objetivo, introduzem ainda mais sinalização de controle na camada óptica, atendendo à demanda futura da rede por troca de informações de multi{2}}granularidade, melhorando a utilização de recursos e a flexibilidade dos aplicativos de rede. Portanto, como construir uma rede óptica de{4}} próxima geração que possa efetivamente suportar serviços IP tornou-se um tópico amplamente discutido.

Em comparação com os serviços tradicionais, os serviços IP apresentam auto-similaridade, assimetria de dados e congestionamento de servidor significativos. Portanto, para as redes ópticas que transportam serviços IP, o próximo grande desafio não é apenas a demanda óbvia por capacidade ultra-alta e acesso de banda larga, mas também a necessidade da camada óptica fornecer maior inteligência e implementar comutação óptica em nós ópticos. O objetivo é estabelecer uma rede óptica econômica, eficiente e flexível e escalável que suporte QoS de serviço através da adaptação e integração das camadas óptica e IP, atendendo aos requisitos dos serviços IP para sistemas de transmissão e troca de informações. As redes ópticas inteligentes baseiam-se nos recursos inteligentes das redes IP, adicionando uma camada de plano de controle à rede de transporte óptico existente.

Este plano de controle não apenas estabelece conexões para usuários, fornece serviços e controla a rede subjacente, mas também possui características excepcionais, como alta confiabilidade, escalabilidade e alta eficiência. Ele suporta diferentes soluções técnicas e diversos requisitos de serviço, representando a direção de desenvolvimento da construção de redes ópticas da próxima{1}}geração.

Portanto, impulsionado pelo duplo estímulo do rápido crescimento na demanda de largura de banda dos serviços de satélite e pelos recursos de largura de banda ultra{0}}grandes fornecidos pela tecnologia de transmissão WDM, a evolução das redes ópticas tradicionais em direção a uma nova geração de redes ópticas adequadas para a transmissão de serviços IP é inevitável. Além disso, devido à concorrência acirrada que a indústria global de comunicações e campos relacionados enfrenta, os principais gigantes das telecomunicações e fabricantes de equipamentos de comunicação elevaram a pesquisa e a inovação de redes ópticas de próxima-geração mais flexíveis, confiáveis ​​e de menor custo-para serviços de Internet para um nível de desenvolvimento estratégico. Universidades e instituições de pesquisa renomadas, tanto nacional quanto internacionalmente, também estão concentrando suas pesquisas nas redes ópticas da próxima-geração e em suas principais tecnologias de suporte. O ritmo de evolução das redes de comunicação óptica tradicionais para as redes ópticas da próxima-geração está se acelerando, com o objetivo de fornecer à Internet uma rede óptica da próxima-geração mais rápida, mais ampla, mais flexível, mais eficiente e mais inteligente.

Totalmente Fotoquímico

As redes ópticas tradicionais alcançam conectividade óptica total entre os nós, mas o uso de componentes eletrônicos nos nós da rede ainda limita o aumento da capacidade total das redes de comunicação atuais. Portanto, uma verdadeira rede totalmente-óptica tornou-se um tópico de pesquisa muito importante. Uma rede totalmente-óptica substitui nós elétricos por nós ópticos, e a comunicação entre nós também é inteiramente óptica. A informação é sempre transmitida e trocada na forma de luz. Os switches não processam mais informações do usuário bit a bit, mas determinam o roteamento com base no comprimento de onda. Todas-as redes ópticas oferecem excelente transparência, abertura, compatibilidade, confiabilidade e escalabilidade, proporcionando enorme largura de banda, capacidade ultra{8}}grande, velocidade de processamento extremamente alta e baixa taxa de erros de bits. A estrutura da rede é simples e a rede é muito flexível, permitindo que novos nós sejam adicionados a qualquer momento sem a instalação de equipamentos de comutação e processamento de sinais. É claro que o desenvolvimento de todas-redes ópticas não pode ser independente de inúmeras tecnologias de comunicação; deve ser integrado à Internet, redes ATM (Automated Teller Machine), redes de comunicação móvel, etc. Atualmente, o desenvolvimento de todas-redes ópticas ainda está em seus estágios iniciais, mas já mostrou perspectivas promissoras. De uma perspectiva de desenvolvimento, a formação de uma verdadeira camada de rede óptica baseada principalmente em WDM e tecnologias de comutação óptica, estabelecendo uma rede puramente-óptica e eliminando gargalos eletro{16}ópticos tornou-se uma tendência inevitável no desenvolvimento futuro da comunicação óptica. É o núcleo das futuras redes de informação, o mais alto nível de desenvolvimento da tecnologia de comunicação e o nível ideal.

Integração de dispositivos

O desenvolvimento de dispositivos optoeletrônicos e dispositivos optoeletrônicos integrados precisa ser vigorosamente promovido porque o desenvolvimento da tecnologia de comunicação por fibra óptica depende do progresso dos dispositivos optoeletrônicos.

Com o aumento contínuo nas velocidades da rede, sistemas de comunicação óptica com velocidade eletrônica de{0}comprimento de onda único de 40 Gbit/s já estão disponíveis comercialmente, enquanto sistemas com velocidade de 160 Gbit/s estão em desenvolvimento em laboratórios. Portanto, os dispositivos optoeletrônicos devem se adaptar a essas velocidades, incluindo o desenvolvimento de lasers modulados de alta-velocidade. A realização do ROADM (multiplexador óptico reconfigurável de adição-de gotas) requer o desenvolvimento de filtros ópticos de comprimento de onda-ajustáveis, lasers de comprimento de onda{8}}ajustáveis ​​e interruptores ópticos, oferecendo espaço significativo para inovação.

A integração de muitos dispositivos optoeletrônicos discretos cria dispositivos optoeletrônicos integrados, que oferecem vantagens como funcionalidade rica, tamanho pequeno, alta velocidade e alta confiabilidade. Já existem dispositivos optoeletrônicos integrados-de pequena escala, mas dispositivos optoeletrônicos integrados-de maior escala precisam ser desenvolvidos. Existem dois processos para dispositivos optoeletrônicos integrados: integração monolítica e integração híbrida. A integração híbrida reduz a complexidade e aumenta o rendimento. A tecnologia chave para integração híbrida é o Planar Lightwave Circuit (PLC), uma placa de circuito impresso com um guia de ondas óptico no qual dispositivos optoeletrônicos discretos podem ser montados. Atualmente, os dispositivos optoeletrônicos integrados disponíveis comercialmente incluem módulos laser de 8 comprimentos de onda, filtros ópticos AWG com comprimentos de onda superiores a 100 comprimentos de onda, atenuadores ópticos AWG+ e interruptores ópticos 32×32. O desenvolvimento de dispositivos optoelectrónicos integrados está actualmente numa fase inicial e o meu país deve reforçar a sua exploração e investigação neste campo.