Uued optilised kaablid, täiustatud modulatsioonitehnoloogia ja täiustatud suure tihedusega multifiiber pesaSee tähendab, et võime olla Shannoni piirile lähemal kui kunagi varem.

Kiire andmeedastuse puhul otsivad teadlased jätkuvalt viise, kuidas vähendada vasega kaetud PCB-de ja kaablite signaali sumbumist, moonutusi ja tundlikkust väliste häirete suhtes. Pikemas perspektiivis asendab kiudoptiline vaskkaabel. Täiustatud signaali konditsioneerimine, mitmetasandiline modulatsioon ja veaparandustehnoloogiad võimaldavad inseneridel kavandada kaheteljelise vaskkaabliga 112 GB/s töö, mis on palju rohkem, kui paar aastat tagasi oodati.

Igal tehnoloogial on oma piirangud ja kiire vaskkanal võib läheneda füüsikaseadustega määratud piirile. Kui ribalaiuse nõudlus suureneb, vähendab sumbumine kanali tegelikku pikkust. Lisaks äärmiselt madalale sumbumisele pakuvad kiudoptilised lingid suuremat ribalaiust, muutes optilise kiu atraktiivseks alternatiiviks.

Vasest optilisele kiule üleminek teeb süsteemi ulatuses tohutu hüppe

Kaugsideliinid on optilise kiu eeliseid kasutanud juba aastaid. Peamised probleemid on fotoelektrilise muundamise protsessi maksumus ja energiatarve, eriti optiliste kiudude sisemine ühendamine. Räni fotoonika uurimistöö ja optilise kiu omadused muudavad seda olukorda.

Optilise kiu põhistruktuur

Optilised kiud jagunevad tavaliselt mitmemoodilisteks ja ühemoodilisteks. Mitmemoodiline kiud võib kasutada odavat LED-valgusallikat mitme valgusrežiimi edastamiseks. Ühemoodiline kiud peab tavaliselt kasutama moduleeritud laserit, kuid seda iseloomustab oluliselt suurenev katvus ja ribalaius. Madala hinnaga plastikust optilist kiudu kasutatakse suhteliselt lühikeste ja madala andmeedastuskiirusega rakendustes. Rahvusvaheline Standardiorganisatsioon (ISO) standardib optiliste kaablite jõudlust rea OM 1-5 nimetuste kaudu.

Optiline kiud on läbinud pideva täiustamise protsessi ribalaiuse, tugevuse, sumbumise vähendamise, lihtsa paigaldamise ja kulude vähendamise osas. Varased optilised kaablid olid väga altid signaali nõrgenemisele ja murdumisele karedatest või teravatest kõveratest. Uued ühemoodilised ja mitmemoodilised kiud laiendavad painderaadiuse ulatust.

Axoni kaabel pakub hübriidkaablit ja mitmetuumalisi lahendusi

Fotojuhi moodustamiseks kasutatud klaasi optimeerimine jätkub, vähendades seeläbi hajumise kadu, dispersiooni, polarisatsioonirežiimi dispersiooni ja mikropainde sumbumist. Praegu on toodetud 1550 m pikkuse optilise kaabli pikkuse sumbumine vaid 0.15 db/km. Parkide ja Metro andmekeskuste levik on esilekerkiv trend. Suure võimsusega optiline sideühendus kuni 100 km kaugusel on muutunud suuremahuliste võrgusüsteemide toimimise otsustavaks tingimuseks. Kulusäästliku optilise lingi võimsuse parandamine on vajalik tingimus võrguliikluse eksponentsiaalse kasvu toetamiseks. Üks lahendus on kasutada mitmetuumalist kiudu. Mitmetuumaline optiline kiud võimaldab edastada samaaegselt erinevaid signaale mööda sama optilise kiu erinevaid südamikke, et suurendada andmeedastuse tihedust ühel optilisel kiul. Suurenenud liikluse toetamiseks on turule tulemas täiustatud ülikõrge kiudtihedusega optilised kaablid. Furukawa paigaldas hiljuti kahe Põhja-Ameerika andmekeskuse vahele 6912-tollise läbimõõduga torusse 1.25 optilist kiudu. Õõneskiud on veel üks huvitav variant. Valgus ei kandu läbi klaasi või plasti, vaid läbi õhukeskuse südamiku. Tootmise täiustused vähendavad kadude ja viivitusomadusi, muutes õõneskiud atraktiivseks rakendustes, mis peavad edastama valgust või andmeid väga lühikeste impulsside või minimaalse viivitusega.

Airborni raoc aktiivne kiud sobib karmides [敏感词] ja kommertslennunduskeskkondades.

Aktiivsed optilised kaablid (AOCS) on muutunud väga populaarseks tänu nende võimele laiendada traditsioonilisi vaskkaabli komponente. Standardse vaseliidese abil muundatakse signaal optiliseks impulsiks pesa pingevabastus ja ühendatud optilise kiuga. Vastuvõtvas otsas toimub vastupidine protsess. Paigaldajate vaatenurgast suurendatakse optiliste kaablite ulatust ja vähendatakse optiliste kaablite mahtu. Tugevat optilist kiudu iseloomustab sisemine tugevus ja vastupidav väline ümbris, mida saab kasutada karmides [敏感词], avioonikas ja tööstusvaldkondades. Optiliste kiudude pakkimisvõimalused laienevad jätkuvalt, sealhulgas lameriba konfiguratsioon, lihtsustatud juhtmestik ja vähenenud takistus jahutusõhuvoolule. Suure tihedusega, mitme kiuga MPO ja MXC pesas võib lõpetada kuni 72 kiudu.

Optilisest kiust saab valmistada standardseid ja kohandatud tasapinnalisi komponente. Mitmed kiud on ühendatud painduva aluspinnaga, et moodustada optiline tagaplaat.

Insenerid saavad rahuldada kasvavat nõudlust võrgu läbilaskevõime järele, paigaldades rohkem kiudoptilist, et muuta olemasolev kiudoptiline infrastruktuur tõhusamaks. Paralleeloptika pakub alternatiivi traditsioonilisele ühe- või paarikiulisele kiule.

Kiudoptiline võrk

Ühes otsas olev saatja suhtleb teises otsas oleva vastuvõtjaga, et levitada üht andmevoogu mitme optilise kiu kaudu. Selle konfiguratsiooniga saab paralleelne optiline link kasutada nelja 2.5 GB/s saatjat 10 Gb/s signaali saatmiseks. Kasutades veidi erinevat värvi valgust, saab sama kiu kaudu saata korraga mitu andmevoogu, mitte kasutada ühte värvi valgust.

WDM optilise kiu skeem

Saatepoolel olev multiplekser kodeerib mitut erineva sagedusega andmevoogu, mis on manustatud valguskiiresse ja ühendatud ühe optilise kiuga. Kanali vastuvõtuotsas toimub vastupidine protsess. Kahesuunalisi optilisi signaale saab edastada läbi optilise kiu. Tiheda lainepikkusjaotusega multipleksimise kaudu saab üheks optiliseks kiuks multipleksida kuni 80 andmekanalit.

Täiustatud modulatsioonitehnoloogia võimaldab disaineritel optilisi edastuslinke veelgi täiustada. Kvadratuuramplituudmodulatsioon (QAM) ühendab mitut amplituudi- ja faasimuutuste taset, et suurendada optiliste andmesideühenduste võimsust.

Kasutades amplituudi, faasi ja polarisatsiooni kombinatsiooni, on koherentsustehnoloogia kõige tugevam ja tõhusam modulatsioonimeetod optilise andmeedastuse optimeerimiseks. Koherentne ülekanne ühendab neli amplituudmodulatsiooni ja faasimodulatsiooni taset ning vertikaalset ja horisontaalset optilist polarisatsiooni, et maksimeerida ühe kiu andmemahtu. Turule on tulnud seda tehnoloogiat kasutav järgmise põlvkonna 800gb link.

Need tehnoloogiad on viinud optilise kiu võimekuse kõrgemale tasemele. Tööstus seisab nüüd silmitsi ühele suhtluskanalile lähenemise teoreetilise piiriga. Shannoni limiit, mis pärineb aastast 1948, on suurim arvutatud veavaba andmeedastuskiirus. Veel paar aastat tagasi, arvestades olemasolevate optiliste kanalite mahtuvust, polnud see eriti tähelepanuväärne.

Nõudlust kiirete andmesideühenduste järele põhjustavad mitmesugused suundumused, sealhulgas ülisuurte andmekeskuste kasv, arvutusressursside liikumine ääreni, 5g jätkuv kasutuselevõtt ja optiliste kiudude levik koju. . Optilise kiu jõudluse ja täiustatud modulatsioonitehnoloogia edenemine koos täiustatud suure tihedusega mitme kiuduga pesa, annab teekaardi tulevase kiire andmetöötluse ja side eesmärgi saavutamiseks.