Glasvezelcommunicatie, satellietcommunicatie en radiocommunicatie zijn de drie pijlers van moderne communicatienetwerken, met glasvezel
communicatie is de steunpilaar vanwege de vele belangrijke voordelen
De geschiedenis van glasvezelcommunicatie
Het gebruik van licht voor communicatie is geen geheel nieuw concept. Het gebruik van bakentorens in mijn land in de oudheid is een goed voorbeeld van visuele optische communicatie, en het gebruik door Europeanen van vlagsignalen om informatie door te geven kan worden gezien als primitieve vormen van optische communicatie.
De vorm van moderne optische communicatie is terug te voeren op de optische telefoon die in 1880 door Alexander Graham Bell werd uitgevonden. Hij gebruikte zonlicht als lichtbron en concentreerde de straal op een trillende spiegel voor de zender, waardoor de lichtintensiteit met de stem veranderde en zo de lichtintensiteit moduleerde. Aan de ontvangende kant reflecteerde een parabolische spiegel de lichtstraal uit de atmosfeer op een batterij, en een seleniumkristal fungeerde als optische ontvanger, die het lichtsignaal omzet in een elektrische stroom, waardoor stemsignalen met succes door de atmosfeer werden verzonden. Door het destijds ontbreken van een ideale lichtbron en transmissiemedium had deze optische telefoon een zeer korte transmissieafstand en geen praktische toepassing, waardoor de ontwikkeling ervan traag verliep. De optische telefoon was echter nog steeds een geweldige uitvinding, die de haalbaarheid bewees van het gebruik van lichtgolven als draaggolven om informatie te verzenden. Daarom kan worden gezegd dat de optische Bell-telefoon het prototype was van moderne optische communicatie.
De uitvinding van de lamp maakte het mogelijk om eenvoudige optische communicatiesystemen te construeren en deze te gebruiken als lichtbronnen, zoals communicatie tussen schepen en tussen schepen en land, richtingaanwijzers van auto's en verkeerslichten. In feite is elk type indicatielampje een eenvoudig optisch communicatiesysteem. In veel gevallen kunnen breedband fluorescerende licht-emitterende diodes (LED's) als lichtbronnen worden gebruikt. In 1960 vond de Amerikaan Robert Maiman de eerste robijnrode laser uit, die in zekere zin het probleem van lichtbronnen oploste en nieuwe hoop bracht voor optische communicatie. Vergeleken met gewoon licht hebben lasers een smalle spectrale breedte, uitstekende richtingsgevoeligheid, extreem hoge helderheid en goede eigenschappen met een relatief consistente frequentie en fase. Lasers zijn zeer coherent licht en hun kenmerken zijn vergelijkbaar met radiogolven, waardoor ze een ideale optische drager zijn. Na de robijnlaser verschenen stikstof-waterstof (He-Ne) lasers en koolstofdioxide (CO2) lasers, die in de praktijk werden toegepast. De uitvinding en toepassing van lasers luidden een nieuw tijdperk in voor optische communicatie, dat al 80 jaar sluimerde.
Sinds Kao Kuen in 1966 het concept van optische vezels als transmissiemedium voorstelde, heeft optische vezelcommunicatie zich snel ontwikkeld van onderzoek naar toepassing, met voortdurende technologische upgrades, voortdurend verbeterde communicatiemogelijkheden (transmissiesnelheid en relaisafstand) en een uitbreiding van de toepassingsmogelijkheden.
De vijf stadia van glasvezelcommunicatie
De eerste fase was de ontwikkelingsperiode van fundamenteel onderzoek naar commerciële toepassing. Vanaf 1976 werd, volgens het tempo van onderzoek en ontwikkeling, en na vele veldtesten, in 1978 het eerste- optische golfsysteem dat op een golflengte van 0,8 μm werkte, officieel in commerciële toepassing gebracht.
De tweede fase was de praktische toepassingsperiode, met als onderzoeksdoel het verbeteren van de transmissiesnelheid en het vergroten van de transmissieafstand, en het krachtig promoten van de toepassing ervan.
De derde fase richtte zich op ultra-hoge capaciteit en ultra-lange afstanden, met uitgebreid en diepgaand-diepgaand onderzoek naar nieuwe technologieën. Gedurende deze periode werd 1,55 μm dispersie-shifted single-mode optische vezelcommunicatie bereikt. Dit glasvezelcommunicatiesysteem maakt gebruik van externe modulatietechnologie, waardoor transmissiesnelheden van 2,5–10 Gbit/s en repeaterloze transmissieafstanden van 100–150 km worden bereikt. In het laboratorium zouden nog hogere niveaus kunnen worden bereikt.
De vierde fase van glasvezelcommunicatiesystemen wordt gekenmerkt door het gebruik van optische versterkers om de repeaterafstanden te vergroten en het gebruik van golflengteverdelingsmultiplexing (WDM) -technologie om de bitsnelheid en repeaterafstanden te vergroten. Omdat deze systemen soms nul-verschil- of heterodyne-schema's gebruiken, worden ze ook wel coherente optische communicatiesystemen genoemd.
De vijfde fase van glasvezelcommunicatiesystemen is gebaseerd op niet-lineaire compressie om de verbreding van de vezeldispersie te annuleren, waardoor een conforme transmissie van optische pulssignalen wordt bereikt, ook wel optische soliton-communicatie genoemd. Deze fase heeft ruim twintig jaar geduurd en heeft baanbrekende vooruitgang geboekt.
Toepassingen van moderne glasvezelcommunicatie
Glasvezel kan zowel digitale als analoge signalen verzenden. Momenteel is 90% van de mondiale communicatiediensten afhankelijk van glasvezeltransmissie. Met de ontwikkeling van optische vezelcommunicatietechnologie hebben veel landen over de hele wereld optische vezelcommunicatiesystemen opgenomen in hun openbare telecommunicatienetwerken, relaisnetwerken en toegangsnetwerken.
Glasvezelbreedband-backbone-transmissienetwerken en toegangsnetwerken ontwikkelen zich snel en vormen momenteel de belangrijkste focus van onderzoek, ontwikkeling en toepassing. De verschillende toepassingen van glasvezelcommunicatie kunnen als volgt worden samengevat:
(1) Communicatienetwerken:Vezeloptische communicatie wordt veel gebruikt in communicatienetwerken en is de reguliere methode van moderne communicatie geworden.
(2) Computer Local Area Networks (LAN's) en Wide Area Networks (WAN's) vormen het internet.
(3) Trunk- en distributienetwerken van kabeltelevisienetwerken, satellietgrondstations van industriële televisiesystemen, microgolflijnen, antenneontvangers, enz.
(4) Glasvezeltoegangsnetwerken voor geïntegreerde diensten.
(5) Glasvezelsensoren. Strikt genomen behoren glasvezelsensoren niet tot het vakgebied communicatie. Glasvezelsensoren zijn echter een uiterst belangrijk toepassingsgebied van glasvezel.
