Qu’est-ce que la technologie de communication optique? Cet article populaire vous laisse clair

Utilisez le réseau optique pour diffuser les informations envoyées par chacun dans le monde entier. Ensuite, nous présenterons des technologies capables de transférer rapidement d'énormes quantités d'informations à la fois.

 

1. Qu'est-ce que la communication optique ?

En bref, la communication optique est une technologie qui utilise la lumière pour se transmettre des informations.

 

1. Structure de base de la communication optique

Les ordinateurs et les téléphones portables qui nous entourent envoient des informations via des signaux électriques "0 et 1". La communication optique se compose d'un "émetteur" qui convertit les signaux électriques en signaux optiques, d'un "récepteur" qui convertit les signaux optiques en signaux électriques et d'un circuit "fibre optique" qui transmet la lumière.

 

2. Avantages de la communication optique

Longue distance de transmission, économique et économe en énergie

Transférez d'énormes quantités d'informations à la fois

vitesse de communication rapide

1) Longue distance de transmission, économique et économe en énergie

En supposant que 10 Go d'informations (10 milliards de signaux) doivent être transmis en 1 seconde, si la communication électrique est utilisée, le signal doit être ajusté tous les 100 mètres. En revanche, si une communication optique est utilisée, il est nécessaire d'ajuster l'intervalle à plus de 100 kilomètres. Moins il y a de temps pour ajuster le signal, moins le nombre de machines est utilisé, donc cela a pour effet d'économiser de l'énergie.

 

Par exemple, lorsque vous parlez avec des amis étrangers ou que vous discutez en ligne, cela ne semble pas différent d'appeler en Chine. Le son ne traîne plus comme avant. À l'ère des seules communications électroniques, la distance qui peut être transmise en une seule fois est courte et la quantité d'informations transmises est faible.La communication internationale est principalement transmise par des satellites artificiels comme relais.

Cependant, la communication optique nécessite une longue distance et une grande quantité d'informations à transmettre en même temps.Par conséquent, en utilisant des câbles à fibres optiques posés sur le fond marin, une communication naturelle et fluide avec l'étranger peut être réalisée.

Les ondes électriques et la lumière voyagent à la même vitesse. Cependant, comme le chemin de transmission devient plus long via le satellite, le signal arrive plus lentement. Les câbles sous-marins ont une distance beaucoup plus courte, donc le signal arrivera plus rapidement.

 

2) Transmettre des quantités massives d'informations en une seule fois

Un grand nombre d'utilisateurs peuvent recevoir simultanément les informations souhaitées (films ou actualités, etc.). En 1 seconde, la communication électrique ne peut transmettre que jusqu'à 10 Go (10 milliards de signaux 0 et 1) d'informations, alors que la communication optique peut transmettre jusqu'à 1 To (1 billion de signaux 0 et 1) d'informations.

 

3) Vitesse de communication rapide

La communication électrique peut être erronée en raison du bruit électrique, ce qui entraîne une diminution de la vitesse de communication. Cependant, la communication optique n'est pas affectée par le bruit, de sorte que les signaux peuvent être transmis rapidement.

 

2. Où la communication optique est-elle utilisée ?

1. La communication optique existe partout dans le monde

Les appareils qui utilisent Internet, tels que les téléphones portables et les téléphones IP, connectent tout le monde à sa région, à tout un pays et même au réseau de communication mondial. Par exemple, les signaux envoyés par les ordinateurs et les téléphones portables sont collectés dans les stations de base des opérateurs de communication locaux et des fournisseurs de réseaux, puis transmis dans toutes les régions du monde via des fibres optiques dans des câbles optiques sous-marins.

 

2. Divers appareils connectés au réseau

Tous les types d'appareils que nous utilisons au quotidien peuvent être connectés à Internet. L'émergence d'Internet a rendu nos vies plus confortables et pratiques.

 

3. Pourquoi avez-vous besoin d'une technologie de communication optique ?

1, volume de communication

Notre trafic augmente chaque année. Nous échangeons généralement des informations lors de l'utilisation de téléphones portables, de SMS, de la réception d'images et de magasins en ligne (virtuels). Les performances des équipements s'améliorent d'année en année, et le mode d'utilisation change avec lui. Nous pouvons imaginer que la quantité de communication continuera d'augmenter à l'avenir. La technologie de communication optique est utilisée dans l'échange d'informations.

2. Volume d'émission

À mesure que la quantité de communications dans la société augmente, des technologies capables de transmettre plus d'informations avec une seule fibre optique continuent d'émerger.

3. L'unité de volume de transmission

L'unité de transmission est bps, qui est l'abréviation de bit par seconde, indiquant le nombre de bits pouvant être transmis en une seconde. Par exemple, 1bps signifie que 1 bit de données peut être transmis en 1 seconde.

 

4. Dispositifs utilisés dans les communications optiques (dispositifs de transmission optique)

1. Que fait le dispositif de transmission optique ?

Les éléments clés du réseau de communication optique sont équipés de dispositifs de transmission optique. Cet appareil sert à plusieurs fins.

Conversion de signal (transmission d'un signal) : Conversion d'un signal électrique en un signal optique.

Multiplexage du signal : plusieurs signaux étroits sont combinés en un seul signal large.

Relais de signal : transmission longue distance, relayant les signaux au milieu.

Direction du signal : modifiez la direction de transmission du signal.

Démultiplexage de signaux : décomposition de signaux multiplexés en leurs signaux individuels d'origine.

Conversion de signal (signal reçu) : convertit un signal optique en un signal électrique.

 

2. Dispositif de transmission optique

Divers composants sont installés dans l'unité.

 

1) Convertir (envoyer le signal), convertir le signal électrique reçu en un signal optique.

 

2) Multiplexage, multiplexage de plusieurs signaux à envoyer en même temps.

 

3) Relais, pendant le processus de transmission, la forme d'onde et l'intensité du signal se détériorent, il est donc nécessaire de restaurer la forme d'onde à la forme d'onde nette du signal d'origine et d'augmenter l'intensité lumineuse. Si la forme d'onde est sévèrement dégradée, il est nécessaire de convertir temporairement le signal optique en un signal électrique, et une fois l'erreur de forme d'onde corrigée, il est reconverti en un signal optique pour la transmission.

 

4) Direction, selon la localisation du signal, le commutateur optique commute la direction de transmission du signal optique.

 

5) Démultiplexage, qui décompose le signal multiplexé en signal séparé d'origine.

 

6) Convertir (recevoir le signal). Convertir le signal optique reçu en un signal électrique.

 

5. Méthodes de communication (présentes et futures)

Ce qui suit décrit la méthode de communication à travers la voiture et l'allée. Supposons que la voiture représente le temps d'occupation de la voie (1 intervalle), les marchandises représentent la quantité d'informations (nombre de bits) transportées à chaque fois et la voie représente une longueur d'onde de lumière.

 

1. Vitesse de communication actuelle : 10 Gbit/s et 40 Gbit/s par longueur d'onde.

・Multiplexage par répartition dans le temps (TDM : multiplexage par répartition dans le temps)

Étant donné que les informations pouvant être transmises à chaque fois sont limitées, elles doivent être transmises à des périodes différentes. Par exemple, lorsque plusieurs utilisateurs envoient des informations en même temps, il n'y a qu'une seule voie pour transporter les informations, de sorte que les camions chargés de différents packages d'informations doivent être alignés pour le transport. Lorsque les voies sont congestionnées, les transmissions ralentissent.

 

・Multiplexage par répartition en longueur d'onde (WDM : multiplexage par répartition en longueur d'onde)

La quantité d'informations pouvant être transmises en une seule fois est importante et les informations de plusieurs utilisateurs peuvent être transmises en même temps en modifiant la longueur d'onde. Par exemple, même si plusieurs utilisateurs envoient des informations en même temps, tant qu'il y a plusieurs voies distribuées, il n'est pas facile de provoquer une congestion, et les marchandises (nombre de bits) peuvent être transportées en douceur, et la vitesse de transmission est relativement écurie.

 

・Modulation à plusieurs niveaux (MM : Modulation à plusieurs niveaux)

Méthode de transmission de signaux multiples dans une section d'une longueur d'onde. En modifiant la forme d'onde de la lumière, les informations de plusieurs utilisateurs sont transmises sur la même longueur d'onde. Une technique représentative est un procédé de modulation par déplacement de phase différentiel en quadrature (DQPSK : Differential Quadrature Phase-Shift-Keying). Normalement, chaque camion charge 1 bit de fret, mais lors de l'utilisation de "DQPSK", chaque camion peut charger 2 bits de fret.

 

2. Vitesse de communication future : transmission de 100 Gbit/s par longueur d'onde

100 Gbps équivaut à la vitesse de transfert d'un DVD en 0,4 seconde environ. (en supposant converti en DVD d'une capacité de 4,7 Go)

・Multiplexage de polarisation

La lumière avance en vibrant. La direction de vibration est appelée "onde polarisée", qui est divisée en lumière qui vibre verticalement (onde polarisée verticalement) et lumière qui vibre horizontalement (onde polarisée horizontalement). Les informations contenues dans les ondes polarisées n'interfèrent pas les unes avec les autres, et une grande quantité d'informations peut être transmise. Par exemple, si deux camions roulent sur une voie en même temps, les deux camions ne se heurteront pas lors de la transmission d'informations.

 

6. Le réseau optique surnaturel (exemple d'introduction)

Avec la fibre optique partout dans le monde, nous pouvons obtenir un service de haute qualité en toute occasion. Des exemples connexes sont présentés ci-après.

 

Divulgacher:

1. Pourquoi le ciel est-il bleu et le coucher de soleil rouge ?

Vous êtes-vous déjà demandé pourquoi le ciel est bleu ? Le ciel est bleu pour une raison. Différentes longueurs d'onde de lumière produisent différentes couleurs. Lorsque la lumière du soleil pénètre dans la couche d'air de la Terre (atmosphère), elle entre en collision avec la poussière (molécules) dans l'air, modifiant ainsi la direction de la lumière.

Autrement dit, parce que les longueurs d'onde plus courtes de la lumière (par rapport à la lumière rouge et bleue) sont plus susceptibles d'entrer en collision avec la poussière, la lumière a tendance à se propager. La raison pour laquelle le ciel semble bleu est que la lumière bleue de longueur d'onde plus courte est diffusée dans tout le ciel.

 

2. La longueur d'onde de la lumière du soleil

La lumière du soleil semble blanche, mais c'est en fait un mélange de lumière allant du rouge au bleu. C'est-à-dire que les longueurs d'onde de la lumière du soleil varient.

 

3. La raison pour laquelle le ciel apparaît bleu (la lumière du soleil entre en collision avec la poussière)

 

1) La lumière du soleil pénètre dans la couche d'air. Il y a beaucoup de poussière flottant dans la couche d'air.

 

2) La lumière bleue avec une longueur d'onde plus courte est facile à entrer en collision avec la poussière et la lumière se répandra.

De plus, la lumière rouge avec une longueur d'onde plus longue se déplace librement parmi la poussière.

 

3) La lumière bleue se diffuse dans tout le ciel et le ciel apparaît bleu à distance.

4. La raison pour laquelle le coucher de soleil est rouge

Pourquoi le ciel bleu apparaît-il rouge le soir ? Cela a à voir avec la distance parcourue par les rayons du soleil à travers la couche d'air. Au coucher du soleil, la position du soleil se déplace horizontalement directement au-dessus de nous.

En conséquence, la distance parcourue par la lumière du soleil à travers la couche d'air devient plus longue dans la direction horizontale que lorsqu'elle se trouve directement au-dessus, et la lumière rouge à plus longue longueur d'onde qui traversait auparavant les trous de poussière commence à entrer en collision avec la poussière. De plus, comme la lumière bleue a une longueur d'onde plus courte et ne peut pas atteindre loin, seul le ciel couvert de lumière rouge apparaît, de sorte que le coucher du soleil semble rouge.

 

La raison pour laquelle le coucher de soleil apparaît en rouge est que la lumière avec une longueur d'onde plus longue n'est pas facilement diffusée même après avoir traversé l'atmosphère épaisse, et a la caractéristique de pouvoir atteindre une longue distance. La communication optique utilise ce principe.Afin de réduire la diffusion dans la fibre optique et d'obtenir une transmission à longue distance, une lumière avec une longueur d'onde légèrement plus longue est utilisée.

5. Le partenaire de Bo

Il existe différentes longueurs d'onde et différents types. La fréquence utilisée dans la communication optique est de 1,3 microns ou 1,55 microns, qui est une sorte de rayons infrarouges.