แล้วเหตุใดความเร็วในการส่งข้อมูลของการสื่อสารด้วยไฟเบอร์ออปติกจึงเร็วมาก? การสื่อสารด้วยไฟเบอร์คืออะไร? ข้อดีและข้อเสียของมันคืออะไรเมื่อเปรียบเทียบกับวิธีการสื่อสารอื่น? ปัจจุบันใช้เทคโนโลยีในด้านใดบ้าง?
ส่งข้อมูลด้วยแสงในไฟเบอร์กลาส
เนื่องจากเครือข่ายแบบมีสาย การสื่อสารด้วยไฟเบอร์ออปติกจึงไม่สามารถตอบสนองความต้องการของอุปกรณ์เคลื่อนที่ได้ ในชีวิตประจำวัน การสื่อสารเคลื่อนที่ของเราใช้เครือข่ายไร้สาย และการสื่อสารแบบออปติคอลดูเหมือนจะไม่แข็งแกร่งนัก
-แต่ในความเป็นจริงแล้ว ข้อมูลมากกว่า 90% ถูกส่งผ่านใยแก้วนำแสง โทรศัพท์มือถือเชื่อมต่อกับสถานีฐานผ่านเครือข่ายไร้สาย และการส่งสัญญาณระหว่างสถานีฐานส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับใยแก้วนำแสง” He Zhixue รองผู้อำนวยการสำนักงานวิจัยระบบออปติกของห้องปฏิบัติการหลักของรัฐด้านเทคโนโลยีเครือข่ายการสื่อสารด้วยไฟเบอร์ออปติกกล่าวในการให้สัมภาษณ์กับ Science and Technology Daily
ใยแก้วนำแสง (Optical Fiber) คือ ใยแก้วนำแสงที่บางพอๆ กับเส้นผม สามารถฝังโดยตรง เหนือศีรษะ หรือวางบนพื้นทะเลได้ เนื่องจากมีน้ำหนักเบา สะดวก และต้นทุนในการผลิตวัตถุดิบต่ำ จึงได้เข้ามาแทนที่สายเคเบิลขนาดใหญ่ในที่สุด เป็นสื่อกลางในการส่งสัญญาณกระแสหลัก
พูดง่ายๆ ก็คือ การสื่อสารด้วยใยแก้วนำแสงเป็นการประยุกต์ใช้การสื่อสารด้วยแสงทั่วไป เช่น ไฟจราจรด้วยกล้องโทรทรรศน์ ฯลฯ ซึ่งใช้บรรยากาศเพื่อกระจายแสงที่มองเห็นได้ เป็นของการส่งผ่านภาพ การสื่อสารด้วยแสงคือการใช้ใยแก้วในแสง ข้อมูลการส่งข้อมูล
ผู้ปฏิบัติงานด้านการสื่อสารด้วยแสงบอกกับเทคโนโลยีวิทยาศาสตร์ทุกวันว่าสัญญาณแสงจะสลายตัวในระหว่างการส่งสัญญาณน้อยกว่าสัญญาณไฟฟ้า เขาอธิบายว่า ตัวอย่างเช่น สัญญาณแสงจะสลายตัวจาก 1 ถึง 0.99 หลังจากระยะทาง 100 กิโลเมตร ในขณะที่สัญญาณไฟฟ้าจะสลายตัวจาก 1 ถึง 0.5 หลังจากผ่านไปเพียง 1 กิโลเมตร
จากมุมมองของหลักการ องค์ประกอบวัสดุพื้นฐานที่ประกอบเป็นการสื่อสารด้วยใยแก้วนำแสงคือแหล่งกำเนิดแสงใยแก้วนำแสงและเครื่องตรวจจับแสง
ความจุขนาดใหญ่และความสามารถในการส่งข้อมูลทางไกล
ตามรายงาน วิธีการขั้นสูงสุดของการเข้าถึงบรอดแบนด์ไฟเบอร์ออปติกคือไฟเบอร์สู่บ้าน นั่นคือการเชื่อมต่อไฟเบอร์โดยตรงไปยังสถานที่ที่ผู้ใช้ต้องการ เพื่อให้สามารถรับข้อมูลจำนวนมากได้โดยใช้ เส้นใย
“วิธีการสื่อสารไร้สายนั้นไวต่อการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า และวิธีการส่งผ่านสายเคเบิลมีค่าใช้จ่ายสูงในการวาง ในทางตรงกันข้าม การสื่อสารด้วยไฟเบอร์ออปติกมีข้อดีคือความจุขนาดใหญ่ ความสามารถในการส่งข้อมูลทางไกล การรักษาความลับที่ดี และความสามารถในการปรับตัวที่แข็งแกร่ง นอกจากนี้เส้นใยยังมีขนาดเล็กและใช้งานง่าย การก่อสร้างและบำรุงรักษาราคาวัตถุดิบก็ค่อนข้างต่ำเช่นกัน” เหอจื้อเสวี่ยกล่าว
แม้ว่าการสื่อสารด้วยไฟเบอร์ออปติกจะมีข้อดีข้างต้น แต่ก็ไม่สามารถละเลยกระดานสั้นของตัวเองได้ เช่น เส้นใยเปราะและขาดง่าย นอกจากนี้การตัดหรือต่อเส้นใยต้องใช้อุปกรณ์เฉพาะ ควรสังเกตว่าการก่อสร้างในเมืองหรือภัยพิบัติทางธรรมชาติอาจทำให้เกิดความล้มเหลวของสายไฟเบอร์ได้ง่าย
ในการใช้งานจริง การส่งผ่านใยแก้วนำแสงส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับเครื่องปลายทางส่งสัญญาณแสงและเครื่องปลายทางรับแสงเป็นหลัก อุปกรณ์ปลายทางส่งสัญญาณแสงสามารถปรับและแปลงสัญญาณไฟฟ้าแสงได้อย่างมีประสิทธิภาพ จึงแปลงสัญญาณไฟฟ้าเป็นสัญญาณแสงที่ส่งผ่านใยแก้วนำแสง ปลายรับแสงทำการแปลงแบบย้อนกลับและยังสามารถดีมอดูเลตสัญญาณไฟฟ้าได้ ปลายรับแสงและปลายส่งสัญญาณแสงเชื่อมต่อกันด้วยขั้วต่อกับสายเคเบิลออปติคอลเพื่อรับการส่ง การส่ง การรับ และการแสดงข้อมูล
อุปกรณ์การผลิตระดับไฮเอนด์ที่เกี่ยวข้องต้องอาศัยการนำเข้า
ใยแก้วนำแสงที่ใช้กันทั่วไปส่วนใหญ่เป็นใยแก้วนำแสงโหมดเดี่ยวมาตรฐาน ตามทฤษฎีแล้ว ความเร็วในการส่งข้อมูลต่อหน่วยเวลาคือประมาณ 140 Tbit/s หากความเร็วในการส่งข้อมูลถึงขีดจำกัดนี้ จะทำให้เกิดความแออัดของข้อมูล ไฟเบอร์โหมดเดี่ยวมักเป็นไฟเบอร์ที่สามารถส่งสัญญาณได้เพียงโหมดเดียวเท่านั้น
ในปัจจุบัน การสื่อสารด้วยไฟเบอร์ออปติกโหมดเดี่ยวมาตรฐานเป็นหนึ่งในวิธีการสื่อสารที่ผู้ปฏิบัติงานใช้กันทั่วไป ความสามารถในการส่งข้อมูลของโหมดนี้คือ 16 Tbit/s ซึ่งยังไม่ถึงค่าขีดจำกัดทางทฤษฎี “สถิติใหม่ที่ 1.06Pbit/s ซึ่งตีพิมพ์เมื่อต้นปีนี้ เป็นผลมาจากความก้าวหน้าในเทคโนโลยีการสื่อสารใยแก้วนำแสงโหมดเดี่ยว แต่ความเร็วดังกล่าวเป็นเรื่องยากที่จะบรรลุในการใช้งานเชิงพาณิชย์ในช่วงเวลาสั้น ๆ เวลา." เหอจื้อเสวี่ยกล่าว
ในทางเทคนิคแล้ว เมื่อเปรียบเทียบกับโหมดเดี่ยว โหมดการส่งผ่านไฟเบอร์แบบมัลติคอร์มีข้อได้เปรียบมากกว่าในการบรรลุความเร็วสูง แต่โหมดนี้ยังคงอยู่ในแถวหน้า และจำเป็นต้องมีการพัฒนาเพิ่มเติมในเทคโนโลยีหลัก ส่วนประกอบหลัก และอุปกรณ์ฮาร์ดแวร์ -
หลังจากผ่านไป 5 ถึง 10 ปี ภายใต้แรงผลักดันของข้อกำหนดการใช้งาน เทคโนโลยีหลักของระบบส่งผ่านใยแก้วนำแสงแบบมัลติคอร์โหมดเดี่ยวความจุขนาดใหญ่พิเศษ 1.06Pbit/s อาจถูกนำไปใช้กับสถานการณ์พิเศษบางอย่างเป็นครั้งแรก เช่น การส่งสัญญาณข้ามมหาสมุทรและบางสถานการณ์ ศูนย์ข้อมูลขนาดใหญ่” เหอจื้อเสวี่ยกล่าว
ปัจจุบันเทคโนโลยีการสื่อสารด้วยแสงของจีนสามารถแข่งขันกับระดับสูงระหว่างประเทศได้ แต่ก็ยังเผชิญกับความยากลำบากมากมาย ตัวอย่างเช่น ฐานอุตสาหกรรมที่เกี่ยวข้องยังอ่อนแอ ขาดเทคโนโลยีริเริ่มและความเป็นอิสระ และวัตถุดิบใยแก้วนำแสงไม่เพียงพอ “ในปัจจุบัน อุปกรณ์ระดับไฮเอนด์ที่จำเป็นในการผลิตวัสดุเส้นใย เช่น การวาดลวดและการพันเส้นใย ขึ้นอยู่กับการนำเข้า” เหอจื้อเสวี่ยกล่าว
ในเวลาเดียวกัน อุปกรณ์และชิประดับไฮเอนด์ที่เกี่ยวข้องกับการสื่อสารด้วยใยแก้วนำแสงส่วนใหญ่ถูกควบคุมโดยประเทศที่พัฒนาแล้ว เช่น สหรัฐอเมริกาและญี่ปุ่น
ในเรื่องนี้ He Zhixue แนะนำว่ามีความจำเป็นที่จะต้องเสริมสร้างการวิจัยทางทฤษฎีขั้นพื้นฐานที่เกี่ยวข้อง ทำงานได้ดีกับโครงร่างเทคโนโลยีหลักในระยะยาว คาดการณ์แนวโน้มการพัฒนาของเทคโนโลยี และกระโดดออกจากวงจรการวนซ้ำทางเทคนิคของ "การติดตาม -lag-re-tracking-and ย้อนกลับ”
นอกจากนี้ He Zhixue เน้นย้ำว่ามีความจำเป็นที่จะต้องเพิ่มการลงทุนในด้านการวิจัยและพัฒนา การออกแบบและการประมวลผลชิประดับไฮเอนด์และอุปกรณ์ระดับไฮเอนด์ กระตุ้นความกระตือรือร้นของผู้มีความสามารถด้านการวิจัยและพัฒนา และมุ่งเน้นไปที่การปกป้องความสำเร็จดั้งเดิม “โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เราต้องทำการออกแบบระดับสูงสุด บรรลุการทำงานร่วมกันและนวัตกรรมในด้านกำลังคน โครงสร้างพื้นฐาน และนโยบาย และปรับปรุงความสามารถในการสนับสนุนของอุตสาหกรรมที่เกี่ยวข้อง” เขากล่าว