בשנים האחרונות,טכנולוגיית תקשורת סיבים אופטייםהתפתחה במהירות והפכה לגולת הכותרת הזוהרת בתחום התקשורת. עם יתרונותיה הייחודיים כגון רוחב פס רחב, קיבולת גדולה, חסינות בפני הפרעות אלקטרומגנטיות והעלות הנמוכה, תקשורת סיבים אופטיים הפכה במהירות לשיטת השידור העיקרית של רשתות תקשורת שונות. הפיתוח העתידי של תקשורת סיבים אופטיים טומן בחובו פוטנציאל עצום.
רשת, קיבולת גבוהה ומהירות גבוהה
עמוד השדרה הראשי של תקשורת סיבים אופטיים במדינה שלי הושלם, עם קיבולת שמגיעה ל-Tbit/(s·km), שכמעט ואינה בשימוש. באמצע שנות ה-80, קצב תקשורת סיבים אופטיים דיגיטליים הגיע ל-144 Mbit/s, המסוגל לשדר 1980 קווי טלפון, מעבר למהירויות של ספקי כבלים קואקסיאליים. כתוצאה מכך, תקשורת סיבים אופטיים הפכה לטכנולוגיה המרכזית ואומצה באופן נרחב, כשהיא מחליפה לחלוטין כבלים בעמודי שדרה של שדרה. עם הפיתוח של טכנולוגיית ריבוי חלוקת אורך גל (WDM), הרמה המעשית הנוכחית הגיעה ל-40 × 10 Gbit/s. רמות המעבדה עולות בהרבה על זה, כאשר ניסויי שידור של 80 × 40 Gbit/s כבר הושלמו. הפיתוח של טכנולוגיית WDM פורחת, וההערכה היא שטכנולוגיה מסחרית במהירות 160 × 40 Gbit/s תהפוך למציאות בעתיד הקרוב.
גל ארוך
ערך ההפסד המינימלי של סיב אופטי סיליקה כבר קרוב לערך התיאורטי. כדי להשיג תקשורת למרחקים ארוכים, יש צורך בחומרי סיבים אופטיים חדשים. בדרך כלל, סיבים אופטיים עם אובדן נמוך ביותר מעל 2 מיקרומטר נקראים סיבים אופטיים באורך גל ארוך במיוחד (או סיבים אופטיים אינפרא אדום), ומערכות שנבנו עם סיבים כאלה נקראות מערכות תקשורת סיבים אופטיים באורך גל אולטרה-.
שירותי משלוח מבוססי IP{{0}
בשנים האחרונות, עם ההתפתחות המהירה של האינטרנט, שירותי ה-IP חוו צמיחה נפיצה. תחזיות מצביעות על כך ש-IP ישא שירותים שונים, כולל קול, תמונה ונתונים, שיהוו את הבסיס לרשתות מידע עתידיות. במקביל, רשתות תחבורה אופטיות, עם WDM בליבתן ורשתות אופטיות אינטליגנטיות (ION) כמטרה שלהן, מציגות עוד יותר איתות בקרה לשכבה האופטית, ועונות על הדרישה של הרשת העתידית להחלפת מידע רב-גרעינית, שיפור ניצול משאבים וגמישות יישומי רשת. לכן, כיצד לבנות רשת אופטית-הדור הבא שיכולה לתמוך ביעילות בשירותי IP הפך לנושא שנדון בהרחבה.
בהשוואה לשירותים מסורתיים, שירותי IP מפגינים דמיון עצמי-משמעותי, אסימטריה של נתונים וגודש שרתים. לכן, עבור הרשתות האופטיות הנושאות שירותי IP, האתגר הגדול הבא הוא לא רק הדרישות הברורות לקיבולת גבוהה במיוחד וגישה בפס רחב, אלא גם הצורך בשכבה האופטית כדי לספק אינטליגנציה גבוהה יותר וליישם מיתוג אופטי בצמתים אופטיים. המטרה היא להקים רשת אופטית חסכונית, יעילה, ניתנת להרחבה, התומכת בשירות QoS באמצעות התאמה ואינטגרציה של השכבות האופטיות וה-IP, העומדת בדרישות של שירותי IP למערכות העברת מידע וחילופי מידע. רשתות אופטיות חכמות נעזרות בתכונות החכמות של רשתות IP, ומוסיפות שכבת מישור בקרה לרשת התחבורה האופטית הקיימת.
מישור בקרה זה לא רק יוצר חיבורים למשתמשים, מספק שירותים ושולט ברשת הבסיסית, אלא גם מתהדר במאפיינים יוצאי דופן כגון אמינות גבוהה, מדרגיות ויעילות גבוהה. הוא תומך בפתרונות טכניים שונים ובדרישות שירות מגוונות, המייצגים את כיוון הפיתוח של-בניית רשת אופטית מהדור הבא.
לכן, מונע על ידי הגירוי הכפול של הגידול המהיר בביקוש לרוחב הפס משירותי לוויין ומשאבי רוחב הפס הגדולים במיוחד המסופקים על ידי טכנולוגיית שידור WDM, ההתפתחות של רשתות אופטיות מסורתיות לקראת דור חדש של רשתות אופטיות המתאימות לשידור שירותי IP היא בלתי נמנעת. יתר על כן, בשל התחרות העזה העומדת בפני תעשיית התקשורת העולמית ותחומים קשורים, ענקיות טלקום גדולות ויצרניות ציוד תקשורת העלו את המחקר והחדשנות של רשתות אופטיות מהדור הבא-הדור הבא גמישות יותר, אמינות יותר ובעלות נמוכה יותר לרמת פיתוח אסטרטגית. אוניברסיטאות ומוסדות מחקר ידועים בארץ ובעולם גם ממקדים את מחקריהם ברשתות אופטיות-הדור הבא ובטכנולוגיות התומכות העיקריות שלהן. קצב ההתפתחות מרשתות תקשורת אופטיות מסורתיות לרשתות אופטיות-הדור הבא מואץ, במטרה לספק לאינטרנט רשת אופטית מהירה יותר, רחבה יותר, גמישה יותר, יעילה יותר וחכמה יותר-של הדור הבא.
פוטוכימי לחלוטין
רשתות אופטיות מסורתיות משיגות קישוריות אופטית מלאה בין צמתים, אך השימוש ברכיבים אלקטרוניים בצמתי רשת עדיין מגביל את הגידול בקיבולת הכוללת של רשתות התקשורת הנוכחיות. לכן, רשת -אופטית אמיתית הפכה לנושא מחקר חשוב מאוד. רשת אופטית שכולה-מחליפה צמתים חשמליים בצמתים אופטיים, והתקשורת בין צמתים היא גם אופטית לחלוטין. מידע תמיד מועבר ומוחלף בצורה של אור. מתגים כבר לא מעבדים מידע משתמש סיביות, אלא קובעים ניתוב על סמך אורך גל. כל-הרשתות האופטיות מציעות שקיפות מעולה, פתיחות, תאימות, מהימנות ומדרגיות, ומספקות רוחב פס עצום, קיבולת- גדולה במיוחד, מהירות עיבוד גבוהה במיוחד ושיעור שגיאות סיביות נמוך. מבנה הרשת הוא פשוט, והרשת היא גמישה מאוד, ומאפשרת להוסיף צמתים חדשים בכל עת מבלי להתקין ציוד מיתוג ועיבוד אותות. כמובן, הפיתוח של כל-הרשתות האופטיות אינו יכול להיות בלתי תלוי בטכנולוגיות תקשורת רבות; זה חייב להיות משולב עם האינטרנט, רשתות ATM (Automated Teller Machine), רשתות תקשורת סלולריות וכו'. נכון לעכשיו, הפיתוח של כל-הרשתות האופטיות נמצא עדיין בשלבים הראשונים שלו, אבל זה כבר הראה סיכויים מבטיחים. מנקודת מבט התפתחותית, היווצרות שכבת רשת אופטית אמיתית המבוססת בעיקר על WDM וטכנולוגיות מיתוג אופטי, הקמת רשת אופטית כולה, וביטול צווארי בקבוק אלקטרו-אופטיים הפכה למגמה בלתי נמנעת בפיתוח העתידי של תקשורת אופטית. זוהי הליבה של רשתות מידע עתידיות, הרמה הגבוהה ביותר של פיתוח טכנולוגיית תקשורת והרמה האידיאלית.
שילוב מכשיר
יש לקדם במרץ את הפיתוח של מכשירים אופטו-אלקטרוניים והתקנים אופטו-אלקטרוניים משולבים מכיוון שפיתוח טכנולוגיית תקשורת סיבים אופטיים תלוי בהתקדמות של מכשירים אופטו-אלקטרוניים.
עם העלייה המתמשכת במהירויות הרשת, מערכות תקשורת אופטיות עם מהירות אלקטרונית-יחידה של 40 Gbit/s כבר זמינות מסחרית, בעוד שמערכות עם מהירות של 160 Gbit/s נמצאות בפיתוח במעבדות. לכן, התקנים אופטו-אלקטרוניים חייבים להתאים את עצמם למהירויות אלו, כולל פיתוח לייזרים מווסתים במהירות גבוהה-. מימוש ROADM (Reconfigurable Optical Add-Drop Multiplexer) דורש פיתוח של מסננים אופטיים-מתכווננים באורך גל, לייזרים מתכווננים באורך גל- ומתגים אופטיים, המציעים מקום משמעותי לחדשנות.
שילוב התקנים אופטו-אלקטרוניים בדידים רבים יוצר התקנים אופטו-אלקטרוניים משולבים, המציעים יתרונות כגון פונקציונליות עשירה, גודל קטן, מהירות גבוהה ואמינות גבוהה. כבר קיימים מכשירים אופטו-אלקטרוניים משולבים בקנה מידה קטן-, אך יש לפתח מכשירים משולבים אופטו-אלקטרוניים בקנה מידה גדול יותר. ישנם שני תהליכים עבור התקנים אופטו-אלקטרוניים משולבים: אינטגרציה מונוליטית ואינטגרציה היברידית. אינטגרציה היברידית מפחיתה את המורכבות ומגדילה את התשואה. טכנולוגיית המפתח לאינטגרציה היברידית היא Planar Lightwave Circuit (PLC), לוח מעגלים מודפסים עם מוליך גל אופטי עליו ניתן להרכיב התקנים אופטו-אלקטרוניים נפרדים. נכון לעכשיו, התקנים אופטו-אלקטרוניים משולבים זמינים מסחרית כוללים מודולי לייזר בעלי 8 אורכי גל, מסננים אופטיים AWG עם אורכי גל שעולים על 100 אורכי גל, מנחתים אופטיים AWG+ ומתגים אופטיים 32×32. הפיתוח של מכשירים אופטו-אלקטרוניים משולבים נמצא כעת בשלביו הראשונים, והמדינה שלי צריכה לחזק את החקירה והמחקר שלה בתחום זה.
