Vậy tại sao tốc độ truyền tải của cáp quang lại nhanh đến vậy? Truyền thông cáp quang là gì? Ưu điểm và nhược điểm của nó so với các phương tiện truyền thông khác là gì? Công nghệ hiện đang được sử dụng trong lĩnh vực nào?
Truyền thông tin bằng ánh sáng bằng sợi thủy tinh.
Là mạng có dây, thông tin cáp quang không thể đáp ứng được nhu cầu của di động. Trong cuộc sống hàng ngày, thông tin liên lạc di động của chúng ta sử dụng mạng không dây và sự hiện diện của truyền thông quang học dường như không mạnh mẽ.
“Nhưng trên thực tế, hơn 90% thông tin được truyền qua cáp quang. Điện thoại di động được kết nối với trạm gốc thông qua mạng không dây và việc truyền tín hiệu giữa các trạm gốc chủ yếu phụ thuộc vào cáp quang.”He Zhixue, phó giám đốc Văn phòng Nghiên cứu Hệ thống Quang học của Phòng thí nghiệm Trọng điểm Nhà nước về Công nghệ Mạng Truyền thông Cáp quang, cho biết trong một cuộc phỏng vấn với Nhật báo Khoa học và Công nghệ.
Cáp quang là loại sợi quang mỏng như sợi tóc, có thể chôn trực tiếp, trên cao hoặc đặt dưới đáy biển. Do trọng lượng nhẹ, tiện lợi và chi phí sản xuất nguyên liệu thấp nên cuối cùng nó đã thay thế được những sợi cáp cồng kềnh làm phương tiện truyền tín hiệu chính.
Nói một cách đơn giản, truyền thông cáp quang là ứng dụng phổ biến của truyền thông quang học, chẳng hạn như đèn giao thông của kính thiên văn, v.v., chúng sử dụng khí quyển để truyền ánh sáng khả kiến, thuộc về truyền dẫn quang học hình ảnh là việc sử dụng sợi thủy tinh trong ánh sáng thông tin truyền tải.
Một người thực hành truyền thông quang học nói với nhật báo khoa học công nghệ rằng tín hiệu quang học ít bị phân hủy trong quá trình truyền hơn so với tín hiệu điện. Ông giải thích rằng, chẳng hạn, tín hiệu quang học suy giảm từ 1 xuống 0,99 sau 100 km, trong khi tín hiệu điện suy giảm từ 1 đến 0,5 chỉ sau 1 km.
Từ quan điểm nguyên lý, các yếu tố vật chất cơ bản cấu thành nên truyền thông sợi quang là nguồn sáng sợi quang và máy dò quang.
Công suất lớn và khả năng truyền tải đường dài
Theo báo cáo, phương pháp truy cập băng thông rộng cáp quang cuối cùng là cáp quang đến nhà, nghĩa là kết nối trực tiếp cáp quang đến nơi mà người dùng yêu cầu để có thể thu được một lượng lớn thông tin bằng cách sử dụng chất xơ.
“Phương thức liên lạc không dây dễ bị nhiễu điện từ và phương pháp truyền dẫn bằng cáp rất tốn kém khi lắp đặt. Ngược lại, truyền thông cáp quang có ưu điểm là dung lượng lớn, khả năng truyền dẫn đường dài, tính bảo mật tốt và khả năng thích ứng mạnh. Hơn nữa, chất xơ có kích thước nhỏ và dễ sử dụng. Xây dựng và bảo trì, giá nguyên liệu cũng tương đối thấp.” Hạ Tri Tuyết nói.
Mặc dù truyền thông cáp quang có những ưu điểm trên nhưng không thể bỏ qua bo mạch ngắn của riêng nó. Ví dụ, sợi giòn và dễ gãy. Ngoài ra, việc cắt hoặc nối sợi quang đòi hỏi phải sử dụng một thiết bị cụ thể. Cần lưu ý rằng việc xây dựng đô thị hoặc thiên tai có thể dễ dàng gây ra sự cố đường truyền cáp quang.
Trong các ứng dụng thực tế, việc thực hiện truyền dẫn cáp quang chủ yếu phụ thuộc vào máy đầu cuối truyền quang và máy đầu cuối thu quang. Thiết bị đầu cuối truyền quang có thể điều chỉnh và chuyển đổi tín hiệu quang điện một cách hiệu quả, từ đó chuyển đổi tín hiệu điện thành tín hiệu quang được truyền bởi sợi quang. Đầu thu quang thực hiện chuyển đổi ngược và cũng có thể giải điều chế tín hiệu điện. Đầu thu quang và đầu truyền quang được kết nối bằng đầu nối với cáp quang để thực hiện truyền, truyền, nhận và hiển thị thông tin.
Thiết bị sản xuất cao cấp có liên quan phụ thuộc vào nhập khẩu
Sợi quang thường được sử dụng chủ yếu là sợi quang đơn mode tiêu chuẩn. Về lý thuyết, tốc độ truyền thông tin trên một đơn vị thời gian là khoảng 140 Tbit/s. Nếu tốc độ truyền thông tin đạt đến giới hạn này sẽ gây ra tình trạng tắc nghẽn thông tin. Sợi quang đơn mode thường là sợi chỉ có thể truyền một chế độ.
Hiện nay, truyền thông cáp quang đơn chế độ tiêu chuẩn là một trong những phương thức liên lạc thường được các nhà khai thác sử dụng. Dung lượng truyền của chế độ này là 16 Tbit/s, chưa đạt giá trị giới hạn lý thuyết. “Kỷ lục mới 1,06Pbit/s được công bố vào đầu năm nay là kết quả của những đột phá trong công nghệ truyền thông cáp quang đơn mode, nhưng tốc độ như vậy khó đạt được trong sử dụng thương mại trong thời gian ngắn. thời gian." Hạ Tri Tuyết nói.
Về mặt kỹ thuật, so với chế độ đơn mode, chế độ truyền dẫn cáp quang đa lõi có ưu điểm lớn hơn trong việc đạt tốc độ cao, tuy nhiên chế độ này vẫn đi đầu và cần có những đột phá hơn nữa về công nghệ lõi, linh kiện chủ chốt và thiết bị phần cứng. .
Sau 5 đến 10 năm, dưới sự thúc đẩy của yêu cầu ứng dụng, các công nghệ chính của hệ thống truyền dẫn cáp quang đa lõi đơn chế độ công suất cực lớn 1,06Pbit/s có thể lần đầu tiên được áp dụng cho một số tình huống đặc biệt, chẳng hạn như truyền dẫn xuyên đại dương và một số trung tâm dữ liệu quy mô lớn.” Hạ Tri Tuyết nói.
Hiện nay, công nghệ truyền thông quang học của Trung Quốc có thể cạnh tranh với trình độ tiên tiến quốc tế, nhưng vẫn gặp nhiều khó khăn. Ví dụ, cơ sở công nghiệp liên quan còn yếu, thiếu công nghệ độc đáo và tự chủ cũng như không đủ nguyên liệu thô về cáp quang. “Hiện tại, các thiết bị cao cấp cần thiết để sản xuất vật liệu sợi như kéo dây và cuộn sợi đều phụ thuộc vào nhập khẩu.” Hạ Tri Tuyết nói.
Đồng thời, các thiết bị và chip cao cấp liên quan đến truyền thông cáp quang chủ yếu được kiểm soát bởi các nước phát triển như Hoa Kỳ và Nhật Bản.
Về vấn đề này, He Zhixue gợi ý rằng cần tăng cường nghiên cứu lý thuyết cơ bản có liên quan, làm tốt việc bố trí lâu dài các công nghệ cốt lõi, dự đoán xu hướng phát triển của công nghệ và thoát ra khỏi chu kỳ lặp lại kỹ thuật của “theo dõi”. -lag-re-tracking-và lạc hậu”.
Ngoài ra, He Zhixue nhấn mạnh cần tăng cường đầu tư vào nghiên cứu và phát triển, thiết kế và gia công chip và thiết bị cao cấp, kích thích sự nhiệt tình của các tài năng R&D và tập trung vào việc bảo vệ những thành tựu ban đầu. Ông nói: “Đặc biệt, chúng ta phải thực hiện thiết kế cấp cao nhất, đạt được sức mạnh tổng hợp và đổi mới về nhân lực, cơ sở hạ tầng và chính sách, đồng thời cải thiện khả năng hỗ trợ của các ngành tương ứng”.