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利達信：什么是光網絡
發表時間：2024年01月06日瀏覽量：
利達信：什么是光網絡
光網絡是一種利用光信號通過光纖電纜傳輸數據的技術。它包含一個組件系統，包括光發射器、光放大器和光纖基礎設施，以促進長距離的高速通信。該技術支持以高帶寬傳輸大量數據，與傳統的銅纜網絡相比，可實現更快、更高效的通信。
這些光纖以最小的信號損耗和高數據傳輸速率遠距離傳輸光信號。每根光纖的纖芯周圍都包裹著包層材料，將光信號反射回纖芯中，以實現高效傳輸。
與傳統銅纜相比，光纖電纜具有抗電磁干擾和降低信號衰減的能力，因此廣泛用于電信和網絡應用。
光放大器的主要類型包括：
WDM廣泛應用于長距離和城域光網絡，為滿足日益增長的高速、大容量數據傳輸需求提供了可擴展且經濟高效的解決方案。
隨著它的發展，光纖網絡不僅僅是提供更快的互聯網速度。例如，光纖網絡安全可以保護您的組織免受新興網絡威脅的侵害，而綠色網絡等趨勢可以使您的電信基礎設施隨著時間的推移更具可持續性。
光網絡是一種利用光信號通過光纖電纜傳輸數據的技術。它包含一個組件系統，包括光發射器、光放大器和光纖基礎設施，以促進長距離的高速通信。該技術支持以高帶寬傳輸大量數據，與傳統的銅纜網絡相比，可實現更快、更高效的通信。
光組網主要組件
光網絡的主要組件包括光纜、光發射器、光放大器、光接收器、收發器、波分復用 （WDM）、光交換機和路由器、光交叉連接 （OXC） 和光分插復用器 （OADM）。光纖電纜
光纜是一種高容量傳輸介質，帶有稱為光纖的玻璃或塑料股。這些光纖以最小的信號損耗和高數據傳輸速率遠距離傳輸光信號。每根光纖的纖芯周圍都包裹著包層材料，將光信號反射回纖芯中，以實現高效傳輸。
與傳統銅纜相比，光纖電纜具有抗電磁干擾和降低信號衰減的能力，因此廣泛用于電信和網絡應用。
光發射機
光發射器將電信號轉換為光信號，以便通過光纜傳輸。它們的主要功能是調制光源，通常是激光二極管或發光二極管 （LED），以響應表示數據的電信號。光放大器
光放大器沿著光纖網絡戰略性地放置，可增強光信號，以在較長的距離內保持信號強度。該組件可補償信號衰減，并允許距離信號傳輸，而無需昂貴且復雜的光電信號轉換。光放大器的主要類型包括：
- 摻鉺光纖放大器 （EDFA）：EDFA采用摻鉺光纖。當暴露在特定波長的光下時，光纖內的鉺離子會吸收并重新發射光子，從而放大光信號。EDFA通常用于1550 nm范圍，是長距離通信的關鍵組件。
- 半導體光放大器（SOA）：SOA 通過半導體材料放大光信號。入射光信號在半導體內部感應受激發射，從而改善信號。SOA 專注于短距離和接入網絡場景。
- 拉曼放大器：拉曼放大器在光纖中使用拉曼散射效應。不同波長的泵浦光與光信號相互作用，傳遞能量并增強能量。這種類型的放大器用途廣泛，可以在各種波長下工作，包括常用的 1550 nm 范圍。
光接收器
在光鏈路的接收端，光接收器將輸入的光信號轉換回電信號。收發 器
收發器是發射器-接收器的縮寫，是將光發射器和接收器的功能組合到一個單元中的多功能設備，有助于通過光纖鏈路進行雙向通信。它們將電信號轉換為光信號進行傳輸，并將接收到的光信號轉換回電信號。波分復用 （WDM）
波分復用 （WDM） 允許在單根光纖上同時傳輸多個數據流。WDM的基本原理是利用不同波長的光來承載獨立的數據信號，支持增加數據容量和有效利用光譜。WDM廣泛應用于長距離和城域光網絡，為滿足日益增長的高速、大容量數據傳輸需求提供了可擴展且經濟高效的解決方案。
光分插多路復用器 （OADM）
光分插復用器（OADM）是WDM光網絡中的主要組件，能夠在網絡節點上選擇性地添加（注入）或刪除（提?。┨囟úㄩL的光信號。OADM 有助于優化網絡內的數據流。光交換機和路由器
光交換機和路由器都為先進光網絡的發展做出了貢獻，其解決方案是高容量、低延遲和可擴展的通信系統，可以滿足現代數據傳輸不斷變化的需求。- 光開關選擇性地將光信號從一個輸入端口路由到一個或多個輸出端口。它們對于在光網絡內建立通信路徑非常重要。這些設備通過控制光信號的方向而不將其轉換為電信號來工作。
- 另一方面，光纖路由器根據其目標地址在網絡層定向數據包。它們在光域中工作，保持光信號的完整性，而無需將其轉換為電形式。
光交叉連接 （OXC）
光交叉連接 （OXC） 通過選擇性地將信號從輸入光纖路由到所需的輸出光纖，從而實現光連接的重新配置。通過簡化特定波長的路由和快速重新配置，OXC有助于實現先進光通信系統的靈活性和低延遲特性。光纖網絡的工作原理
光網絡通過利用光信號通過光纖電纜傳輸數據，從而創建快速通信框架。該過程涉及光信號生成、光傳輸、數據編碼、光傳播、信號接收和集成以及數據處理。1. 光信號生成
光網絡過程首先將數據轉換為光脈沖。這種轉換通常使用激光源來實現，以確保信息的成功表示。2.透光率
在此階段，系統通過光纜發送攜帶數據的光脈沖。光線在電纜芯內傳播，由于全內反射而從周圍的包層反射。這使得光以最小的損耗傳播很遠的距離。3. 數據編碼
然后將數據編碼到光脈沖上，從而引入光的強度或波長的變化。該過程是為滿足業務應用的需求而量身定制的，確保無縫集成到光網絡框架中。4. 光傳播
光脈沖通過光纖電纜傳播，在網絡內提供高速可靠的連接。這導致重要信息在不同位置之間快速安全地傳輸。5. 信號接收和集成
在網絡的接收端，光敏器件（如光電二極管）檢測入射光信號。然后，光電二極管將這些光脈沖轉換回電信號，從而改善光網絡集成。6. 數據處理
電信號經過電子設備的進一步處理和解釋。該階段包括解碼、糾錯和其他必要的操作，以保證數據傳輸的準確性。處理后的數據用于各種操作，支持關鍵功能，例如通信、協作和數據驅動的決策。光網絡類型
有許多不同類型的光網絡服務于不同的目的。最常用的是網狀網絡、無源光網絡（PON）、自由空間光通信網絡（FSO）、波分復用（WDM）網絡、同步光網絡（SONET）和同步數字層次結構（SDH）、光傳輸網絡（OTN）、光纖到戶（FTTH）/光纖到戶（FTTP）和光交叉連接（OXC）。1. 網狀網絡
光網狀網絡通過多條光纖鏈路互連節點。這提供了冗余，并允許在鏈路故障時動態重新路由流量，從而增強了網絡的可靠性。- 典型用途：通常用于網絡彈性和冗余至關重要的大規模任務關鍵型應用，例如數據中心或核心骨干網絡。
2. 無源光網絡（PON）
PON是一種光纖網絡架構，可為最終用戶提供光纜和信號。它使用無源光分路器將信號分配給多個用戶，使其無源。- 典型用途：“最后一英里”連接，為住宅和商業用戶提供高速寬帶接入。
3. 自由空間光通信（FSO）
FSO使用自由空間在兩點之間傳輸光信號。- 典型用途：在鋪設光纖不切實際或具有挑戰性的環境中進行高速通信，例如城市地區或軍事用途。
4. 波分復用（WDM）
WDM對每個信號使用不同波長的光，從而增加數據容量。WDM的子類型包括粗波分復用（CWDM）和密集波分復用（DWDM）。- 典型用途：CWDM用于短距離城域網，DWDM用于長距離和大容量通信。
5. 同步光網絡（SONET）/同步數字層次結構（SDH）
SONET和SDH是使用光纖電纜長距離傳輸大量數據的標準化協議。北美更常用SONET，而國際行業則使用SDH。- 典型用途：SONET 和 SDH 專為語音、數據和視頻的高速、遠距離傳輸而設計。它們提供用于電信骨干網和運營商網絡的同步和可靠的傳輸基礎設施。
6. 光傳輸網（OTN）
OTN在通信網絡的光層中傳輸數字信號。它具有錯誤檢測、性能監控和故障管理功能等功能。- 典型用途：與WDM一起使用，以最大限度地提高長距離傳輸的彈性。
7. 光纖到戶 （FTTH）/光纖到戶 （FTTP）
FTTH和FTTP是指將光纖直接部署到住宅或商業場所，提供高速互聯網接入。- 典型用途：FTTH 和 FTTP 支持帶寬密集型應用，如視頻流、在線游戲和其他寬帶服務。
8. 光交叉連接（OXC）
OXC有助于光信號的切換，而無需將其轉換為電信號。- 典型用途：主要用于電信運營商在大規模光網絡中管理流量。
如何使用光纖網絡
如今，各行各業都在使用光網絡進行高速高效的數據傳輸。其中包括電信、醫療保健、金融機構、數據中心、互聯網服務提供商 （ISP）、企業網絡、5G 網絡、視頻流服務和云計算。電信
光纖網絡是電話和互聯網系統的基礎。如今，光網絡在電信領域仍然至關重要，它連接蜂窩基站，通過動態流量重新路由確保高可用性，并在城域和長距離網絡中實現高速寬帶。醫療
對于醫療保健而言，光纖網絡保證了醫療數據的快速安全傳輸，加快了遠程診斷和遠程醫療服務。金融機構
金融機構使用這項技術進行快速安全的數據傳輸，這對于高頻交易和無縫連接分支機構等活動是必不可少的。數據中心
數據中心的光纖網絡將服務器和存儲單元連接起來，為可靠的數據通信提供高帶寬和低延遲的基礎設施。互聯網服務提供商 （ISP）
互聯網服務提供商 （ISP） 使用光纖網絡提供寬帶服務，使用光纖連接加快互聯網訪問速度。企業網絡
大型企業使用內部光纖網絡連接辦公室和數據中心，在其基礎設施內保持高速和可擴展的通信。移動網絡 （5G）
對于 5G 移動網絡，光纖網絡允許更高的數據速率和低延遲要求。光纖連接將 5G 蜂窩基站連接到核心網絡，為各種應用帶來帶寬。視頻流服務
光纖網絡可實現流暢的數據傳輸，通過流媒體平臺提供高質量的視頻內容，從而提供更積極的觀看體驗。云計算
云服務提供商依靠光纖網絡將數據中心互連，以提供可擴展的高性能云服務。光網絡的歷史
幾家光網絡公司和杰出人士的協作努力極大地塑造了我們今天所知的光網絡格局。- 1792年：法國發明家克勞德·查普（Claude Chappe）發明了光信號電報，這是光通信系統最早的例子之一。
- 1880年：亞歷山大·格雷厄姆·貝爾（Alexander Graham Bell）為光電話（一種光學電話系統）申請了專利。然而，他的第一個發明，電話，被認為更實用。
- 1965年：第一個有效的光纖數據傳輸系統由德國物理學家曼弗雷德·伯納（Manfred Börner）在烏爾姆的德律風根研究實驗室（Telefunken Research Labs）演示。
- 1966 年：Charles K. Kao 爵士和 George A. Hockham 提出，由超純玻璃制成的光纖可以在不完全丟失信號的情況下將光傳輸數公里。
- 1977年：通用電話和電子公司測試并部署了世界上第一個用于長距離通信的商用光纖網絡。
- 1988-1992年：SONET/SDH標準的出現。
- 1996年：Ciena公司推出了第一個商用16通道DWDM系統。
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1990年代：組織開始在企業局域網 （LAN） 中使用光纖來連接以太網交換機和 IP 路由器。
- 光網絡的快速擴展，以支持互聯網繁榮推動的增長需求。
- 組織開始使用光放大來減少對中繼器的需求，越來越多的企業實施 WDM 以提高數據容量。這標志著光網絡的開始，因為WDM成為擴展光纖系統帶寬的首選技術。
- 2000年：互聯網泡沫破滅導致光網絡行業放緩。
- 2009年：軟件定義網絡 （SDN） 一詞最初是在麻省理工學院的一篇評論文章中創造的。
- 2012 年：歐洲電信標準協會 （ETSI） 在 OpenFlow 世界大會上首次提出網絡功能虛擬化 （NFV），該協會由包括 AT&T、中國移動、BT 集團和德國電信在內的服務提供商組成。
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目前：5G 于 2020 年開始可用。
- 光子技術的研究和開發仍在繼續。光子學解決方案具有更可靠的激光功能，可以以歷史速度傳輸光，使設備制造商能夠解鎖更廣泛的應用并準備下一代產品。
光網絡趨勢
5G集成、彈性光網絡、光網絡安全、數據中心互聯、綠色網絡等光網絡趨勢凸顯了該技術的持續演進，以滿足新技術和應用的需求。5G集成
光纖網絡可實現必要的高速、低延遲連接，以滿足 5G 應用的數據需求。5G 集成可確保您為流媒體、游戲以及增強現實 （AR） 和虛擬現實 （VR） 等新興技術等活動提供快速可靠的連接。相干光學技術的進步
相干光學技術的不斷進步有助于提高數據速率、更長的傳輸距離和增加光網絡的容量。這對于適應不斷增長的數據流量和支持需要高帶寬的應用程序至關重要。邊緣計算
光網絡與邊緣計算的集成可減少延遲，并提升需要實時處理的應用程序和服務的性能。對于需要實時響應能力的應用和服務（例如自動駕駛汽車、遠程醫療程序和工業自動化）來說，這是必不可少的。軟件定義網絡 （SDN） 和網絡功能虛擬化 （NFV）
在光網絡中采用 SDN 和 NFV 可以提高靈活性、可擴展性和有效的資源利用。這使運營商能夠動態分配資源，優化網絡性能，并快速響應不斷變化的需求，從而提高整體網絡效率。彈性光網絡
彈性光網絡允許根據流量需求對光信道的頻譜和容量進行動態調整。這促進了資源的最佳利用，并最大限度地降低了高峰使用期間的擁堵風險。光網絡安全
專注于加強光網絡的安全性，包括加密技術，對于保護敏感數據和通信非常重要。隨著網絡威脅變得越來越復雜，保護您的網絡變得至關重要，尤其是在傳輸敏感信息時。數據中心中的光互連
在云計算、大數據處理和人工智能應用的需求的推動下，數據中心對高速光互連的需求不斷增長。光纖互連具有在數據中心環境中處理大量數據的帶寬。綠色網絡
努力使光網絡更加節能和環保，與更廣泛的可持續發展目標相一致。綠色網絡實踐在減少電信基礎設施對環境的影響方面發揮著關鍵作用，使其從長遠來看更具可持續性。總結
光網絡的發展在塑造計算機網絡的歷史方面發揮了重要作用。隨著計算機網絡的發展，對更快的數據傳輸方法的需求也在增長，光網絡提供了一種解決方案。通過使用光進行數據傳輸，這項技術使我們今天使用的高速網絡得以創建。隨著它的發展，光纖網絡不僅僅是提供更快的互聯網速度。例如，光纖網絡安全可以保護您的組織免受新興網絡威脅的侵害，而綠色網絡等趨勢可以使您的電信基礎設施隨著時間的推移更具可持續性。
