光传输发展史

2022-12-21 00:02:01

利用光来传递信息可以说历史悠久。古代的“烽火戏王子”,已经让人们体验到了通过光传递信息的便利。但这种原始的光通信方式比较落后,可靠性不强。社会信息传输的发展需要推动现代光通信的诞生。

1880年,贝尔发明了第一个通话距离为213米的光纤电话系统。这标志着现代光通信的开始。轻型手机是如何工作的?

1、以太阳光或弧光灯为光源,光束通过透镜后聚焦在传声器的振板上。

2.随着人说话,振动器反射的光会发生强度变化,从而在光波上携带语音信息。

3、接收端通过抛物面镜将光信号聚焦在硅光电池上,将光电池电流的变化转换成声音信号。

4、将声音信号发送到接收端,可以听到发送端发出的声音。

由于光电话没有可靠的高强度光源,也没有稳定的低损耗传输介质,光在大气中的传输损耗太大,远距离通信困难,甚至有障碍时无法沟通。

为了解决光纤电话面临的问题,科学家们坚持进行实验研究。

1966年英籍华人高工提出光纤传输理论,但当时光纤损耗高达3000dB/km。

1970年,石英光纤和半导体激光器技术的研发,使光纤损耗降低到20dB/km,激光强度高,可靠性强。

1976年,随着光纤技术的不断发展,损耗已降至0.47dB/km,这意味着传输介质的损耗问题已经解决。

PDH技术在解决了光纤和激光器的问题后,将光传输网络推向了快速发展阶段。

早在1972年,ITU-T(国际电信联盟电信标准化局)的前身CCITT(国际电信咨询机构)就提出了第一批PDH(Plesiochronous Digital Hierarchy,准同步数字系统)提案。

PDH是传输网最初采用的传输技术,但PDH没有世界范围内的电接口和光接口标准,不能直接将低速信号分离或插入到高速信号中,这使得分离和插入低速信号的过程高速服务转成高速信号太麻烦。低效率。

在转移业务时,PDH就像是铁路运输的散货列车。货物在隔间里堆得乱七八糟。如果要在某个站点取走特定的货物,需要先把所有的货物卸下来,找到自己需要的货物。然后把剩余的货物和需要在车站新装的货物放到火车上,然后运走。这样一来,每次分开或插入货物,都要折腾、折腾一次!

1988年,国际电信组织通过了第一批SDH(Synchronous Digital Hierarchy,同步数字系统)提案。 1990年后,SDH成为光纤通信的基本传输方式。

SDH定义了标准化的业务数据结构,解决了PDH没有标准接口的问题,使低速SDH信号在高速SDH信号中的位置有规律,便于查询,可以直接分离/插入低速信号高速信号中的信号。

在传输业务时,SDH就像一列集装箱列车,将各种货物贴上标签,装进集装箱。然后把几个小箱子装进大箱子里,一级一层,每装箱前都会贴上能识别货物的标签。这样,通过标签查询,就可以准确知道某件包裹的货物在哪个箱子里,可以快速找到列车上的目标货物,直接取出。再也不用翻箱倒柜了,效率大大提高~

21世纪初,短信、彩信、电子商务、实时视频等各种IP业务的快速发展促使了2002年基于SDH的MSTP(Multi-Service Transport Platform)的诞生。

PDH和SDH主要传输语音业务,而MSTP可以传输图像、视频等容量较大的业务。因为MSTP的实现是基于“SDH以太网ATM”,ATM的全称是AsynchronousTransferMode,即异步传输模式,支持语音、数据、图像、视频等的传输。

MSTP 传输业务的方式与SDH 相同。每件货物打包贴标后,放入标准尺寸的集装箱内运输。只是MSTP多了Ethernet和ATM接口,可以传输的商品种类更多了~

早在20世纪90年代,就有研究人员提出了WDM(WavelengthDivisionMultiplexing,波分复用)​​的概念。而直到20世纪90年代末甚至21世纪,WDM才被广泛建设和使用。 WDM解决了PDH、SDH和MSTP资源浪费的问题。

PDH/SDH/MSTP时代,一根光纤只有一个波长,不同业务时分复用。服务占用固定的时间段。如果这个时间段没有服务,那就浪费了。相当于只有一条车道的高速公路,然后根据时间段把车道租给货运公司,不管货运公司有没有货要运。那么当货运公司无货可运时,造成资源浪费。

倡导环保,节约资源,WDM应运而生。

在WDM时代,一根光纤可以传输多个波长,相当于在高速公路上提供多条车道,整体带宽或业务承载能力得到提升。但其每条车道可能仍被PDH/SDH/MSTP使用,即每条车道仍按时间段出租给货运公司,但车道数增加了,可以同时运送多条货物同一时间。

根据车道间距的大小,WDM可分为两类:

CWDM:稀疏波分复用。车道间距比较大,一般为20nm,分车道较少。

DWDM:密集波分复用。 lane间隔小,小于等于0.8nm,划分的lane较多。 DWDM是未来广泛使用的一种传输方式。

进入21世纪,数字电视、电话会议、网络广播等业务遍地开花。这些新兴业务对传输网络的带宽和可靠性提出了更高的要求。与WDM技术相比,OTN(Optical Transport Network,光传输网络)网络可以提供更大的带宽和更可靠的传输。

WDM,尤其是DWDM技术,可以很容易地通过划分多个通道来使传输带宽增加一倍。然而,WDM在不断扩展带宽的同时,却忽略了同时加强其监管的需要,这使得WDM传输的调度非常不灵活。

比如一个货物要从成都运到深圳,预先分配的车道是8车道(第8波),那么从成都到深圳全程就是8车道,即使8车道被堵了一些原因,无法更改。除非你经过一个高速口岸(光再生段),比如成都-广州,广州-深圳,那你就有机会在广州换道,这个换道的价格是专门修一条道对于你这次的行为。道路(铺设光纤)。但是SDH遇到这样的情况,会在广州建设一个调度中心,在调度中心用需要的车道代替。

因此,综合考虑WDM和SDH,取长补短,尽量发挥两者的优势,于是OTN应运而生。

OTN是在WDM大容量传输的基础上,借鉴SDH强大的监管功能(OAM功能),实现灵活调度的大容量传输,同时具备SDH完善的保护机制。

21世纪新兴业务的兴起,特别是IP业务的迅猛发展,催生了两种高效的IP数据传输方式PTN和IPRAN,解决了MSTP所面临的问题。

MSTP本来是为了解决传送网承载IP业务的问题,但是它的改进并不彻底,因为MSTP只提供了几个固定大小的盒子,按照你需要的最大的盒子来承载,这会造成大箱子。如果是小件货物,不管有没有货,都必须发固定尺寸的箱子。相当于货运公司承包了火车车厢,有货就发,满车就发,没货就空车。很明显,主要有两大浪费:大箱子装小件商品;空箱运输。

例如:如果你想表达一个情人节礼物,一支口红,一盒巧克力,或者一个木偶送给你的女朋友,它们可能会装在同一个大盒子里,这样口红和巧克力盒会浪费很多空间.

PTN/IPRAN技术正好可以解决MSTP的浪费问题。 PTN/IPRAN相当于所有货运公司共享列车的所有车厢,货物有多少就可以发多少,只要货物总量不超过整列列车的运力即可。同时,在包装货物时,可以根据货物的尺寸定制相应尺寸的箱子。然后在运输过程中,根据口红、巧克力、公仔的大小,定制相应尺寸的包装盒,最大限度的利用运输空间。

IPRAN 和 PTN 的主要区别在于标记商品的方式。可以这样理解,PTN就像是传统的手工填写快递单的方式,而IPRAN则可以通过机器自动打印快递单。

这些是主要的传统光传输技术。让我们一起回顾一下光传输的发展历史。

我们清楚地看到,光传输技术的演进方向是:带宽越来越大,时延越来越低,支持的业务种类越来越多。现在我们即将进入5G新时代。传输网通过引入FlexE、FlexO、SR、IPv6、ROADM、高精度同步、网络切片等5G新技术,提供超大带宽、超低时延、灵活互联,有力支撑eMBB。 、URLLC、mMTC三大应用场景的实现,将为我们带来更美好的明天!

本文来自微信公众号:中兴文档(ID:ztedoc)