Fiber-optik kommunikasiya

Lifli optik arabağlantılara malik divara quraşdırılmış qutu. Sarı kabellər təkmodlu; narıncı və mavi kabellər isə çoxmodlu liflərdir: müvafiq olaraq 50/125 mkm OM2 və 50/125 mkm OM3 lifləri.

Texniki heyət 432 ədəd lifi olan kabeli Midtaun Manhettenin (Nyu York) küçələri altına quraşdırır.

Fiber-optik kommunikasiya və ya lifli optik rabitə — optik lif vasitəsilə infraqırmızı işıq impulsları göndərməklə informasiyanı bir yerdən digərinə ötürmə üsulu. İşıq informasiyanı daşımaq məqsədilə modullaşdırılmış daşıyıcı dalğanın bir formasıdır.^[1] Yüksək buraxılış zolağı, elektromaqnit parazitlərinə qarşı dözümlülük tələb olunarkən lifli optik kabellərdən istifadə elektrik kabellərinin istifadəsinə nəzərən daha əlverişli xarakter alır.

Optik lif bir çox telekommunikasiya şirkətinin telefon siqnallarını, internet rabitəsini və kabel televiziya siqnallarını ötürmək üçün istifadə edilir. Bell laboratoriyasının tədqiqatçıları lifli-optik kommunikasiyadan istifadə edərək saniyədə 100 petabit × kilometrdən artıq buraxılış-uzaqlıq məhsuldarlığına nail olmuşlar.^[2]

Fon

1970-ci illərdə inkişaf etməyə başlayan lifli-optika, telekommunikasiya sənayesində inqilab etdi və informasiya dövrünün inkişafında böyük rol oynadı. Elektrik ötürülməsindən üstünlüklərdən ötəri, optik liflər əsasən inkişaf etmiş dünyanın əsas şəbəkələrində mis naqilli rabitə əvəz etmişdir.

Lifli optikadan istifadə etməklə rabitənin qurulması prosesi aşağıdakı əsas addımları əhatə edir:

1. vericinin istifadəsi ilə optik siqnal yaradılır,^[3] adətən, elektrik siqnalından istifadə etməklə
2. siqnalın lif boyunca ötürülməsi, siqnalın çox təhrifli və zəif olmamasını təmin edilməsi
3. optik siqnalın qəbulu
4. elektrik siqnalına çevrilməsi

Texnologiya

Optik lifli kabel işıq impulslarını keçirə bilən şəffaf şüşə və ya plastik nüvədən ibarətdir. Nüvə işığı qaytaran qatla əhatə olunmuşdur. Qaytarıcı qat öz növbəsində, plastikdən olan qoruyucu qat ilə örtülmüşdür. Sonra öz aralarında hörülmüş liflərdən ibarət olan Kevlar fimasının qoruyucu qatı gəlir. Nəhayət bütün bunlar teflon və ya polivinilxloriddən hazırlanmış xarici örtüklə örtülmüşdür.

Optik lifli kabel elə kabel tipidir ki, koaksial kabeldən və ya hörülmüş cüt əsaslı kabeldən tamamilə fərqlənir. Siqnalların elektrik impulsları şəklində ötürüldüyü mis naqillərdən fərqli olaraq, optik lifli kabel şüşə və ya plastik liflə işıq impulslarını (fotonları) ötürür ki, onların vasitəsilə kompüterin generasiya etdiyi ikilik siqnallar ötürülür. Optik lifli kabellə siqnalların ötürülməsi üçün elektrik əvəzinə işıqdan istifadə olunduğundan kabel həm elektromaqnit, həm də çarpaz əngəllərə qarşı dayanıqlıdır. Bundan başqa, optik lifli kabeldə siqnalın sönmə (naqildən keçdikcə onun zəifləməsi) səviyyəsi mis naqildəkinə nisbətən aşağıdır. Optik lifli kabelin bəzi növlərində siqnal əhəmiyyətli dərəcədə zəifləmədən 120 km-ə qədər məsafə gedə bilər, amma ənənəvi mis kabeldə kabelin tipindən asılı olaraq siqnal 100 m-dən 500 m-ə qədər məsafə getdikdə artıq praktiki olaraq oxunmaz olur. Ona görə də binalar arasında rabitə qurmaq lazım olduğu və ya siqnalı böyük məsafəyə ötürmək gərək olduğu hallarda optik lifli kabel ən yaxşı ötürmə vasitəsidir. Optik lifli kabelin əlavə üstünlüyü odur ki, o, mis kabelə nisbətən böyük təhlükəsizlik dərəcəsi verir, belə ki, ona icazə verilməmiş qoşulma rabitənin pozulmasına gətirir.

Optik lifli kabelin iki əsas növü mövcuddur: birmodlu və çoxmodlu. Bu iki tip arasında əsas fərq nüvənin və onun qaytarcı örtüyünün qalınlığındadır. Optik lifli kabelin tipini optik lifin ölçüsünə görə (nüvənin və qaytarcı örtüyün ümumi qalınlığına görə) müəyyən etmək olar. Bir modlu lifdə nüvənin diametri adətən 8,3 mikron, nüvənin və qaytarcı örtüyün ümumi qalınlığı isə 125 mikron olur, ona görə də bir modlu kabeli adətən “bir modlu 8,3/125 lif” kimi işarə edirlər. Ondan fərqli olaraq, çox modlu lif 62,5 mikron diametrli nüvəyə malikdir, nüvənin və qaytarcı örtüyün ümumi qalınlığı isə 125 mikrondur, ona görə də çox modlu lifi “çox modlu 62,5/125 lif” kimi işarə edirlər.

Bir GBIC modulu (burada örtülmüş örtüyü ilə göstərilən) optik və elektrik ötürücüdür . Elektrik əlaqələndirici sağ üstdə və optik əlaqləndiricilər sol altıda göstərilmişdir.

Bir modlu liflə siqnalı ötürmək üçün işıq mənbəyi kimi bir dalğa uzunluğunda işləyən lazerdən istifadə olunur. Ondan fərqli olaraq, çox modlu lifdə işıq diodundan (İŞD) istifadə edilir və o, siqnalları müxtəlif dalğa uzunluğunda keçirə bilər. Bir modlu liflə siqnalı ötürmək üçün bir dalğalı lazerdən istifadə edildiyindən bu lif siqnalları çox böyük məsafələrə ötürə bilir və buna görə də o, adətən xarici kabel xətləri (məsələn, kabel televiziya şəbəkələri) üçün istifadə olunur. Bu tipli kabel çox modluya nisbətən xeyli bahadır və böyük bükülmə radiusuna malikdir, buna görə də o, kompüter şəbəkələrinin kabel sistemləri üçün bir o qədər də uyğun gəlmir. Çox modlu kabel isə əksinə, lokal şəbəkələr üçün daha çox uyğun gəlir, belə ki, o, bir modlu kabel kimi böyük məsafələrdə istifadə edilə bilməsə də, onun qiyməti elə də yüksək deyil və o, böyük bükülmələrə yol verir. Optik lifli kabel üçün daha çox iki tip konnektorlardan istifadə edirlər: SC tipli konnektor (Subscriber Connector) və ST tipli konnektor (Straight Tip connector).

Fiber kabelin növləri

Optik fiber aparmaq üçün boru kəmərli bir kabel çəkiliş maşını

Yeraltı xidmət quyusundakı çoxmodlu optik lif

İl	Təşkilat	Effektiv sürət	WDM kanalları	Kanal həddinə görə	Məsafə
2009-cu il	Alcatel-Lucent [4]	15.5 Tbit / s	155	100 Gbit / s	7000   km
2010	NTT [5]	69.1 Tbit / s	432	171 Gbit / s	240   km
2011	NEC [6]	101.7 Tbit / s	370	273 Gbit / s	165   km
2011	KİT [7]	26 Tbit / s	> 300		50   km
2016	BT & Huawei [8]	5.6 Tbit / s	28	200Gb / s	təxminən 140   km?
2016	Nokia Bell Labs , Deutsche Telekom T-Labs & Münih Texniki Universiteti [9]	1 Tbit / s	1	1Tb / s
2016	Nokia-Alcatel-Lucent [10]	65   Tbit / s			6600   Km
2017	BT & Huawei [11]	11.2   Tbit / s	28	400  Qbit/s	250   Km

İl	Təşkilat	Effektiv sürət	Yayılma modlarının sayı	Nüvələrin sayı	WDM kanalları (əsasda)	Kanal həddinə görə	Məsafə
2011	NICT [12]	109.2 Tbit / s		7
2012	NEC , Corning [13]	1.05 Pbit / s		12			52.4   km
2013	Southampton Universiteti [14]	73.7 Tbit / s		1 (boş)	3x96 (rejimi DM) [15]	256  Qbit/s	310   m
2014	Danimarka Texniki Universiteti [16]	43 Tbit / s		7			1045   km
2014	Eindhoven Texnologiya Universiteti (TU / e) və Mərkəzi Florida Universiteti (CREOL) [17]	255 Tbit / s		7	50	~ 728  Qbit/s	1   km
2015	NICT , Sumitomo Elektrik və RAM Fotonika [18]	2.15   Pbit / s		22	402 (C + L zolaqları)	243  Qbit/s	31   km
2017	NTT [19]	1   Pbit / s	birmodlu	32	46	680  Qbit/s	205.6   Km
2017	KDDI Araşdırma və Sumitomo Elektrik [20]	10.16   Pbit / s	6-modlu	19	739 (C + L zolaqları)	120  Qbit/s	11.3   Km
2018	NICT [21]	159 Tbit / s	üçlü mod	1	348	414  Qbit/s	1045   km

Yeni texnika

DTU, Fujikura & NTT-dən tədqiqat aparan komanda optiklərin enerji istehlakını təxminən 5% -ə qədər azaltmağı bacardı və bu, daha çox elektrik enerjisi ilə effektiv optik komponentlərin yeni nəslinə gətirib çıxara bilər.

İl	Təşkilat	Effektiv sürət	Nüvələrin sayı	WDM kanalları (əsasda)	Kanal həddinə görə	Məsafə
2018	Hao Hu və digərləri (DTU, Fujikura & NTT) [22]	768 Tbit / s (661 Tbit / s)	30	80	320 Qbit/s

Transmissiya pəncərələri

Zəifləmə və dispersiyaya kömək edən hər bir təsir optik dalğa uzunluğuna bağlıdır. Bu effektlərin zəif olduğu dalğa uzunluqlu zolaqlar (və ya pəncərələr) var və bu ötürülmə üçün ən münasibdir. Bu pəncərələr standartlaşdırılmışdır və hazırda müəyyən edilmiş zolaqs aşağıdakılardır:^[23]

Zolaq	Təsvir	Dalğa diapazonu
O zolağı	orijinal	1260 — 1360 nm
E zolağı	genişlədilmiş	1360 — 1460 nm
S zolağı	qısa dalğalar	1460 — 1530 nm
C zolağı	ənənəvi ("erbium pəncərəsi")	1530 — 1565 nm
L zolağı	uzun dalğalar	1565 — 1625 nm
U zolağı	ultrauzun dalğalar	1625 — 1675 nm

İstinadlar

1. "Future Trends in Fiber Optics Communication" (PDF). WCE, London UK. July 2, 2014. June 19, 2018 tarixində arxivləşdirilib (PDF). İstifadə tarixi: February 6, 2019.
2. "Press release: Alcatel-Lucent Bell Labs announces new optical transmission record and breaks 100 Petabit per second kilometer barrier". Alcatel-Lucent. September 28, 2009. October 18, 2009 tarixində orijinalından arxivləşdirilib.
3. "Guide To Fiber Optics & Permises Cabling". The Fiber Optics Association. May 25, 2022 tarixində arxivləşdirilib. İstifadə tarixi: December 22, 2015.
4. "Alcatel-Lucent Bell Labs announces new optical transmission record and breaks 100 Petabit per second kilometer barrier" (Press-reliz). Alcatel-Lucent. 2009-10-28. 2013-07-18 tarixində arxivləşdirilib.
5. "World Record 69-Terabit Capacity for Optical Transmission over a Single Optical Fiber" (Press-reliz). NTT. 2010-03-25. 2010-12-01 tarixində orijinalından arxivləşdirilib. İstifadə tarixi: 2019-02-06.
6. "Ultrafast fibre optics set new speed record". 2011-04-29. 2012-01-24 tarixində arxivləşdirilib. İstifadə tarixi: 2019-02-06.
7. "Laser puts record data rate through fibre". BBC. 2011-05-22. 2019-04-25 tarixində arxivləşdirilib. İstifadə tarixi: 2019-02-06.
8. "BT Trial 5.6Tbps on a Single Optical Fibre and 2Tbps on a Live Core Link". ISPreview. 2016-05-25. 2018-06-30 tarixində arxivləşdirilib. İstifadə tarixi: 2019-02-06.
9. "Scientists Successfully Push Fibre Optic Transmissions Close to the Shannon Limit". ISPreview. 2016-09-19. 2018-06-30 tarixində arxivləşdirilib. İstifadə tarixi: 2019-02-06.
10. "65Tbps over a single fibre: Nokia sets new submarine cable speed record". ARS Technica. 2016-12-10. 2018-06-30 tarixində arxivləşdirilib. İstifadə tarixi: 2019-02-06.
11. "BT Labs delivers ultra-efficient terabit 'superchannel'". BT. 2017-06-19. 2018-08-04 tarixində orijinalından arxivləşdirilib. İstifadə tarixi: 2019-02-06.
12. "Ultrafast fibre optics set new speed record".
13. "NEC and Corning achieve petabit optical transmission". Optics.org.
14. "Big data, now at the speed of light". New Scientist.
15. https://www.extremetech.com/computing/151498-researchers-create-fiber-network-that-operates-at-99-7-speed-of-light-smashes-speed-and-latency-records Arxivləşdirilib 2019-05-20 at the Wayback Machine
16. "A Single Laser and Cable Delivers Fibre Optic Speeds of 43Tbps". ISPreview.
17. "255Tbps: World's fastest network could carry all of the internet's traffic on a single fiber". ExtremeTech.
18. "Realization of World Record Fiber-Capacity of 2.15Pb/s Transmission". NICT.
19. "One Petabit per Second Fiber Transmission over a Record Distance of 200 km". NTT.
20. "Success of ultra-high capacity optical fibre transmission breaking the world record by a factor of five and reaching 10 Petabits per second". Global Sei.
21. "Researchers in Japan 'break transmission record' over 1,045km with three-mode optical fibre". fibre-systems.com.
22. "Single-source chip-based frequency comb enabling extreme parallel data transmission". Nature Photonics (volume 12, pages 469–473). 2018-07-02. 2022-07-28 tarixində arxivləşdirilib. İstifadə tarixi: 2019-02-06.
23. Lazer Fizika və Texnologiya Ensiklopediyası Arxivləşdirilib 2011-05-14 at the Wayback Machine

Əlavə oxu

• Keizer, Gerd. (2011). Optik fiber kommunikasiyalar , 4-cü nəşr. New York, NY: McGraw-Hill, ISBN 9780073380711
• Böyük, John. (2008). Optik Fiber Rabitə: Prinsiplər və Praktika , 3-cü nəşr. Prentice Hall. ISBN 978-0130326812 ISBN   978-0130326812

Xarici keçidlər