Игнат Н.И.
АНАЛИЗ СОВРЕМЕННЫХ РАЗРАБОТОК В ОБЛАСТИ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ СВЯЗИ *
Аннотация:
в данной работе проведен анализ современных разработок в области волоконной оптики. Актуальность этой сферы растет с каждым годом, а новые технологии появляются быстрее, чем производители могут подстроиться под них. Данная работа позволяет понять, насколько глубоко волоконно-оптические технологии интегрировались в различные сферы нашей жизни.
Ключевые слова:
оптоволоконный, широкополосный, волоконно-оптический, оптика
Появление волоконной оптики.Волоконно-оптические сети произвели революцию в развитии сетей передачи данных, предлагая многочисленные преимущества и возможности, превосходящие традиционные медные системы. Волоконная оптика была изобретена в результате коллективной работы нескольких ученых и инженеров. Чарльз Као, известный как «отец волоконной оптики», внес значительный вклад, открыв потенциал использования стеклянных волокон для передачи световых сигналов на большие расстояния. Его новаторские исследования по ослаблению света в оптических волокнах принесли ему Нобелевскую премию по физике в 2009 году. Основываясь на работе Као, Роберт Маурер, Дональд Кек и Питер Шульц из Corning Glass Works разработали первое практическое оптическое волокно в 1970 году, используя сердцевину из плавленого кварца. Эти достижения заложили основу для широкого внедрения технологий оптоволоконной связи.Развитие технологий производства оптоволоконных кабелей.Чтобы удовлетворить растущий спрос на более высокую пропускную способность и масштабируемость, появились оптоволоконные кабели и разъемы высокой плотности. Эти решения позволяют эффективно использовать пространство и облегчают расширение сетевой инфраструктуры.Волоконно-оптические системы стали более прочными и надежными благодаря достижениям в области материалов и производственных процессов. Повышенная устойчивость к факторам окружающей среды, снижение деградации сигнала и повышенная отказоустойчивость позволили повысить производительность и долговечность волоконно-оптических сетей.Оптоволокно в центрах обработки данныхЦентры обработки данных в значительной степени полагаются на оптоволоконные технологии для обеспечения высокоскоростной связи. Оптоволоконные каналы внутри центров обработки данных обеспечивают быстрый доступ к большим объемам данных, обеспечивая эффективную связь между серверами, системами хранения и сетевым оборудованием. Технологии оптических сетей, такие как плотное мультиплексирование с разделением по длине волны (DWDM), а также современные коммутаторы оптимизируют подключение центров обработки данных, повышая емкость и гибкость [1].Оптоволокно в широкополосных сетяхТелекоммуникационные сети передачи данных FTTx (fiber to the x) продолжают развиваться. В частности, конфигурация волоконно-оптической сети FTTH (fiber to the home) распространяется всё шире и процент пользователей, подключенных по этой конфигурации, растет с каждым днем. Развертывание FTTH обеспечивает симметричные скорости загрузки и скачивания, низкую задержку и высокую пропускную способность, обеспечивая превосходное взаимодействие с пользователем, с возможностью использования таких продвинутых приложений, как потоковая передача 4K, онлайн-игры и облачные сервисы. Также FTTH обеспечивает надежную и стабильную связь как для частных пользователей, так и для организаций. Устраняя ограничения медных проводов, оптоволоконные сети обеспечивают бесперебойную видеоконференцсвязь, совместную работу в облаке, удаленную работу и другие критически важные приложения. Из всех вариантов FTTx наибольшую полосу пропускания обеспечивает FTTH (рис. 1). В крупных городах России этот вид конфигурации возможен для подключения практически в любом доме, что говорит о стремительно растущей потребности пользователей в повышении пропускной способности сетей, а также о том, что эти потребности с высокой скоростью обеспечиваются.Рис. 1. Схема подключения FTTH.Современные стандарты волоконно-оптической сети.Достижения в скорости передачи данных по оптоволокну. Разработка новых решений в области оптоволоконных технологий привели к значительному улучшению скорости передачи данных по волоконно-оптическому кабелю. Распространенным стандартом волоконно-оптической телекоммуникационной сети является GPON (gigabit-capable passive optical network). Скорость в этой сети может достигать 2.5 Гбит/с в нисходящем потоке и 1.25 Гбит в восходящем потоке.Более современным стандартом является 10G-PON (10 Gbit passive optical network), который уже активно применяется в настоящее время. Этот стандарт поддерживает скорости до 10 Гбит/с в сторону абонента и до 2.5 Гбит/с в сторону поставщика услуг [2]. NGPON2 (Next-Generation Passive Optical Network 2) – стандарт который поддерживает скорость до 40 Гбит/с для всей оптической сети [3]. Этот стандарт не так распространен, как GPON и 10G-PON, однако в скором времени он будет заменять существующие стандарты. Особенно этому способствует возможность использования существующих сетей PON. Поэтому замена будет гибкой и естественной.Сравнить характеристики вышеописанных стандартов можно на рисунке 2.Рис. 2. Сравнение параметров разных стандартов.Развитие применения оптоволокна в здравоохранении и энергетике.Оптоволоконная технология находит применение не только в сфере телекоммуникаций. В здравоохранении оптоволокно позволяет осуществлять расширенную медицинскую визуализацию, удаленную диагностику и мониторинг пациентов. Кроме того, оптоволоконные датчики играют решающую роль в энергетическом секторе для эффективного мониторинга электросетей и нефтепроводов.Передовые исследования в области фотоники и оптической связи.Разработки в области фотоники и оптической связи открывают новые возможности для волоконно-оптических технологий. Инновации в фотонных интегральных схемах, квантовой связи и оптоволоконных датчиках способны совершить революцию в различных отраслях. Они проложат путь к следующему поколению сетей связи.Преодоление проблем при установке и обслуживании.Установка оптоволокна требует квалифицированных технических специалистов и специального оборудования. Однако достижения в методах установки, стандартизированные методы и улучшенные программы обучения упрощают развертывание. Кроме того, развитие возможностей самодиагностики и удаленного мониторинга упрощают задачи обслуживания и устранения неполадок.9. Прогнозы на будущее оптоволоконных технологий. Будущее оптоволокна выглядит многообещающим благодаря постоянному улучшению скорости передачи, масштабируемости и интеграции с новыми технологиями, такими как 5G и интернет вещей (IoT) [4]. Оптоволоконные сети станут основой будущей коммуникационной инфраструктуры, обеспечивая беспрецедентную скорость и надежность связанного мира.Проведенный анализ разработок в области волоконной оптики позволяет понять, что волоконно-оптическая связь развивается быстрыми темпами. Ежегодно разрабатываются новые технологии и применяются более современные стандарты.
Номер журнала Вестник науки №3 (72) том 1
Ссылка для цитирования:
Игнат Н.И. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННЫХ РАЗРАБОТОК В ОБЛАСТИ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ СВЯЗИ // Вестник науки №3 (72) том 1. С. 487 - 492. 2024 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/13224 (дата обращения: 18.05.2024 г.)
Вестник науки СМИ ЭЛ № ФС 77 - 84401 © 2024. 16+