في السنوات الأخيرة،تكنولوجيا الاتصالات بالألياف الضوئيةتطورت بسرعة وأصبحت علامة بارزة في مجال الاتصالات. بفضل مزاياها الفريدة مثل عرض النطاق الترددي الواسع والسعة الكبيرة والحصانة ضد التداخل الكهرومغناطيسي والتكلفة المنخفضة، أصبحت اتصالات الألياف الضوئية بسرعة طريقة النقل الرئيسية لشبكات الاتصالات المختلفة. ولا يزال التطوير المستقبلي لاتصالات الألياف الضوئية يحمل إمكانات هائلة.
الشبكات، والقدرة العالية والسرعة العالية
تم الانتهاء من إنشاء شبكة الألياف الضوئية الرئيسية في بلدي، بسعة تصل إلى Tbit/(s·km)، وهي غير مستخدمة تقريبًا. في منتصف الثمانينيات، وصل معدل اتصالات الألياف الضوئية الرقمية إلى 144 ميجابت/ثانية، وهي قادرة على نقل 1980 خط هاتف، متجاوزة سرعات حاملات الكابلات المحورية. ونتيجة لذلك، أصبحت اتصالات الألياف الضوئية هي التكنولوجيا السائدة وتم اعتمادها على نطاق واسع، لتحل محل الكابلات تمامًا في العمود الفقري للإرسال. مع تطور تقنية تعدد الإرسال بتقسيم الطول الموجي (WDM)، وصل المستوى العملي الحالي إلى 40 × 10 جيجابت/ثانية. وتتجاوز المستويات المختبرية هذا بكثير، حيث اكتملت بالفعل تجارب الإرسال بمعدل 80 × 40 جيجابت/ثانية. يزدهر تطوير تكنولوجيا WDM، ومن المقدر أن تصبح التكنولوجيا التجارية بمعدل 160 × 40 جيجابت/ثانية حقيقة واقعة في المستقبل القريب.
التموجات الطويلة
الحد الأدنى لقيمة الخسارة للألياف الضوئية السيليكا قريب بالفعل من القيمة النظرية. ولتحقيق اتصالات بعيدة-، هناك حاجة إلى مواد ألياف ضوئية جديدة. بشكل عام، تُسمى الألياف الضوئية ذات الخسارة المنخفضة للغاية التي تزيد عن 2 ميكرومتر بالألياف الضوئية ذات الطول الموجي الفائق- (أو الألياف الضوئية بالأشعة تحت الحمراء)، وتسمى الأنظمة التي تم إنشاؤها باستخدام هذه الألياف بأنظمة اتصالات الألياف الضوئية ذات الطول الموجي الفائق-.
خدمات التوصيل المستندة إلى IP-
وفي السنوات الأخيرة، ومع التطور السريع للإنترنت، شهدت خدمات الملكية الفكرية نمواً هائلاً. وتشير التوقعات إلى أن بروتوكول الإنترنت سيحمل خدمات مختلفة، بما في ذلك الصوت والصورة والبيانات، مما يشكل أساس شبكات المعلومات المستقبلية. في الوقت نفسه، تعمل شبكات النقل البصري، التي يكون WDM جوهرها والشبكات الضوئية الذكية (ION) كهدف لها، على إدخال إشارات التحكم في الطبقة الضوئية بشكل أكبر، مما يلبي طلب الشبكة المستقبلية لتبادل المعلومات متعددة التفاصيل، وتحسين استخدام الموارد ومرونة تطبيقات الشبكة. لذلك، أصبحت كيفية إنشاء-شبكة بصرية من الجيل التالي يمكنها دعم خدمات IP بشكل فعال موضوعًا يتم مناقشته على نطاق واسع.
بالمقارنة مع الخدمات التقليدية، تتميز خدمات IP بقدر كبير من التشابه الذاتي وعدم تناسق البيانات وازدحام الخادم. لذلك، بالنسبة للشبكات الضوئية التي تحمل خدمات IP، فإن التحدي الرئيسي التالي ليس فقط المتطلبات الواضحة للسعة العالية جدًا- والوصول إلى النطاق العريض، ولكن أيضًا الحاجة إلى الطبقة الضوئية لتوفير ذكاء أعلى وتنفيذ التبديل البصري في العقد الضوئية. والهدف من ذلك هو إنشاء شبكة بصرية اقتصادية وفعالة وقابلة للتطوير بمرونة تدعم جودة الخدمة من خلال تكييف وتكامل الطبقات البصرية وطبقات IP، وتلبية متطلبات خدمات IP لأنظمة نقل وتبادل المعلومات. تعتمد الشبكات الضوئية الذكية على الميزات الذكية لشبكات IP، مما يضيف طبقة مستوى تحكم إلى شبكة النقل الضوئية الحالية.
لا يقوم مستوى التحكم هذا بإنشاء اتصالات للمستخدمين وتوفير الخدمات والتحكم في الشبكة الأساسية فحسب، بل يتميز أيضًا بخصائص متميزة مثل الموثوقية العالية وقابلية التوسع والكفاءة العالية. وهو يدعم حلولًا تقنية مختلفة ومتطلبات خدمة متنوعة، مما يمثل اتجاه تطوير بناء الشبكة الضوئية-الجيل القادم.
لذلك، مدفوعًا بالتحفيز المزدوج للنمو السريع في الطلب على عرض النطاق الترددي من الخدمات عبر الأقمار الصناعية وموارد النطاق الترددي الكبيرة جدًا-التي توفرها تقنية إرسال WDM، فإن تطور الشبكات الضوئية التقليدية نحو جيل جديد من الشبكات الضوئية المناسبة لنقل خدمات IP أمر لا مفر منه. علاوة على ذلك، نظرًا للمنافسة الشرسة التي تواجه صناعة الاتصالات العالمية والمجالات ذات الصلة، قامت شركات الاتصالات الكبرى والشركات المصنعة لمعدات الاتصالات برفع مستوى البحث والابتكار لشبكات بصرية من الجيل التالي-منخفضة التكلفة-لخدمات الإنترنت إلى مستوى تطوير استراتيجي أكثر مرونة وموثوقية وأقل تكلفة. كما تركز الجامعات والمؤسسات البحثية المشهورة محليًا ودوليًا أبحاثها على-الجيل القادم من الشبكات الضوئية والتقنيات الداعمة الرئيسية الخاصة بها. تتسارع وتيرة التطور من شبكات الاتصالات الضوئية التقليدية إلى-الشبكات الضوئية من الجيل التالي، بهدف تزويد الإنترنت بشبكة ضوئية من الجيل التالي- أسرع وأوسع وأكثر مرونة وأكثر كفاءة وأكثر ذكاءً.
كيميائي ضوئي بالكامل
تحقق الشبكات الضوئية التقليدية اتصالاً بصريًا كاملاً بين العقد، لكن استخدام المكونات الإلكترونية في عقد الشبكة لا يزال يحد من الزيادة في السعة الإجمالية لشبكات الاتصالات الحالية. لذلك، أصبحت الشبكة الضوئية-الحقيقية موضوعًا بحثيًا مهمًا للغاية. تحل الشبكة الضوئية- بالكامل محل العقد الكهربائية بالعقد الضوئية، ويكون الاتصال بين العقد بصريًا بالكامل أيضًا. يتم دائمًا نقل المعلومات وتبادلها في شكل ضوء. لم تعد المحولات تعالج معلومات المستخدم شيئًا فشيئًا، ولكنها تحدد التوجيه بناءً على الطول الموجي. توفر جميع-الشبكات الضوئية شفافية وانفتاحًا وتوافقًا وموثوقية وقابلية للتوسع بشكل ممتاز، مما يوفر نطاقًا تردديًا هائلاً وسعة كبيرة جدًا-وسرعة معالجة عالية للغاية ومعدل خطأ منخفض في البتات. هيكل الشبكة بسيط، والشبكات مرنة للغاية، مما يسمح بإضافة عقد جديدة في أي وقت دون تثبيت معدات تحويل الإشارة ومعالجتها. وبطبيعة الحال، لا يمكن أن يكون تطوير جميع{11}الشبكات الضوئية مستقلاً عن العديد من تقنيات الاتصالات؛ ويجب أن تكون متكاملة مع الإنترنت وشبكات الصراف الآلي وشبكات الاتصالات المحمولة وما إلى ذلك. وفي الوقت الحالي، لا يزال تطوير جميع-الشبكات الضوئية في مراحله الأولى، ولكنه أظهر بالفعل آفاقًا واعدة. من منظور تطويري، أصبح تكوين طبقة شبكة بصرية حقيقية تعتمد أساسًا على WDM وتقنيات التبديل البصري، وإنشاء شبكة بصرية-بحتة، والقضاء على الاختناقات الضوئية-الكهربائية، اتجاهًا حتميًا في التطوير المستقبلي للاتصالات البصرية. وهي نواة شبكات المعلومات المستقبلية، وأعلى مستوى من تطور تكنولوجيا الاتصالات، والمستوى الأمثل.
تكامل الجهاز
يحتاج تطوير الأجهزة الإلكترونية الضوئية والأجهزة الإلكترونية الضوئية المتكاملة إلى الترويج بقوة لأن تطوير تكنولوجيا اتصالات الألياف الضوئية يعتمد على تقدم الأجهزة الإلكترونية البصرية.
مع الزيادة المستمرة في سرعات الشبكة، أصبحت أنظمة الاتصالات الضوئية ذات-السرعة الإلكترونية ذات الطول الموجي الفردي 40 جيجابت/ثانية متاحة تجاريًا بالفعل، في حين أن الأنظمة التي تبلغ سرعتها 160 جيجابت/ثانية قيد التطوير في المختبرات. لذلك، يجب أن تتكيف الأجهزة الإلكترونية الضوئية مع هذه السرعات، بما في ذلك تطوير أجهزة ليزر معدلة عالية السرعة-. يتطلب تحقيق ROADM (مضاعف الإرسال البصري القابل لإعادة التكوين-Drop Multiplexer) تطوير مرشحات ضوئية قابلة للضبط للطول الموجي-، وأشعة ليزر قابلة للضبط للطول الموجي-، ومفاتيح بصرية، مما يوفر مساحة كبيرة للابتكار.
يؤدي دمج العديد من الأجهزة الإلكترونية الضوئية المنفصلة إلى إنشاء أجهزة إلكترونية بصرية متكاملة، والتي توفر مزايا مثل الوظائف الغنية، وصغر الحجم، والسرعة العالية، والموثوقية العالية. توجد بالفعل-أجهزة إلكترونية بصرية مدمجة صغيرة الحجم، ولكن يلزم تطوير أجهزة إلكترونية بصرية متكاملة أكبر-. هناك عمليتان للأجهزة الإلكترونية الضوئية المتكاملة: التكامل المتجانس والتكامل الهجين. التكامل المختلط يقلل من التعقيد ويزيد من العائد. التقنية الرئيسية للتكامل الهجين هي دائرة الموجة الضوئية المستوية (PLC)، وهي عبارة عن لوحة دوائر مطبوعة مزودة بدليل موجي بصري يمكن تركيب الأجهزة الإلكترونية الضوئية المنفصلة عليها. حاليًا، تشتمل الأجهزة الإلكترونية الضوئية المتكاملة المتوفرة تجاريًا على وحدات ليزر ذات 8 أطوال موجية، ومرشحات بصرية AWG بأطوال موجية تتجاوز 100 طول موج، ومخففات بصرية AWG+، ومفاتيح بصرية 32×32. إن تطوير الأجهزة الإلكترونية الضوئية المتكاملة هو حاليا في مراحله الأولى، وينبغي لبلدي أن يعزز الاستكشاف والأبحاث في هذا المجال.
