光纖通訊的基本觀念.
光纖通訊的發展從高錕博士於 1966 年發表的 "Dielectric-fibre surface waveguides for optical frequencies" “光頻率介質纖維表面波導” 算起也快要五十年了
但光纖通訊技術其實從來不曾簡單過, 要把 在 HOST/DEVICE 帶有大量資料的訊息由電激發 成高速鐳射光訊號, 耦合到比頭?還細的光纖, 透過光纖傳輸後, 到光纖另一端把光耦到 PHOTO DIODE ( PD ), 再把光轉回成電訊號供 HOST/DEVICE使用
光要進展到 能高速傳輸且價格夠親民絕不是一蹴可幾, 但我們再回顧在家上網頻寬的演進, 從早期 56K MODEM, ISDN, DSL 1M, 2M, 10M, 50M, 100M 的昇速, 資訊高速公路骨幹傳輸部份光纖皆扮演著舉足輕重的角色, 到2012年中 Google 在美國推出的 Google Fiber：每秒1GB傳輸的網路速度 則是真正將光纖拉到家裏供用戶享受 1G 的飆速快感, 當我們多年前在使用 56K MODEM上網時, 我們何曾想過可以享受 100M, 1G 的飆速快感,
這之間多少技術的發展及和現有存在銅線( 如電話線, 有線電視的同軸電纜, RJ45網路線) 的爭戰.光纖一般都好像用在海底電纜, 遠距的傳輸. 但隨著數年前喊出的光纖到家 (FTTH) 到現在的雲端, data center 等 消費者事實上是享受著光纖通訊所帶來的高速傳輸的便利,.
在有線傳輸, 光纖和銅線過去以來存在著一種互補的關係, 銅線負責到使用者端的傳輸, 而之後的就靠光纖了. 光纖通訊的發展隨著網際網路的發展, 在達康 (Dot Com)熱潮下於2000年有一波高潮, 但隨著達康泡沫化, 光纖通訊也被打趴了好一陣子. 但消費者對頻寬的需求一直都未被充分滿足. 光纖通訊只是暫時蟄伏, 蓄積能量, 終會再起.
在有線傳輸領域, 光纖通訊的太多優點實在難以埋沒, 較諸銅線, 光纖在頻寬,傳輸速率,距離, 資料安全性, 不受電磁干擾的優勢實在太明顯了. 光纖通訊的出路便是光進銅退, 往使用者端邁進. 於是光和銅的關係變成短兵相接, 從戶外最後一哩, 到建築物內, 到Data Center, 再到伺服器內.
我們就從戶外最後一哩談起, 有線遠距傳輸主要透過光纖, 電話線, 有線電視的同軸電纜, (後二者皆為銅線傳輸, 也有人用電源線來當傳輸, 但應用不是那樣多. 且略過不提). 電話的存在已超過一世紀了, 那意謂著我們利用銅來傳輸也已超過百年, 也就是電話線的佈建到處都是, 和我們的日常生活密不可分, 電話線的傳輸頻寬 (Bandwidth)實在有限, 早期對於傳輸語音訊號是綽綽有餘, 但隨著網路的興起, 我們從 14.4k, 56k bps modem 接下來 ISDN, DSL 到現在 VDSL2 可以下傳 150Mbps 距離 100 公尺 這都要感謝 modem 廠商將電話線的傳輸極致不斷擴張, 但是較諸單模光纖的無限頻寬, 動輒 10-20公里以上的距離. 電話線實在難以比擬.有線電視的興起, 同軸電纜也是到處都是, 它的頻寬較大, 但它要被用來傳送電視訊號, 語音訊號, 串聯網際網路, 頻寬的負荷實感不足.
隨著 PON ( Passive Optical Network 被動光纖網路) 技術被發展出來, 這使得光纖到家 FTTH(Fiber To The Home) 可以被落實, 而DSL 及 Cabel Modem 面對著光纖進逼強大的生存壓力, 便努力將銅線的頻寬發揮到極致, 於是便有 FTTB (Building, 大樓), FTTC(Curb, 社區), FTTN(Node, 節點), HFC (光纖/同軸電纜混合網路) 光纖及銅線共存的現象. 光纖節節進逼而銅線則力守最後一哩. 但隨著消費者對頻寬的需求越來越大, 可以預見的是光進銅退的演化只會日益加速. 越來越多的家庭裏會見到 ONU ( Optical Network Unit, 光纖網路接取盒) 而不是常見的 DSL 或 CABLE MODEM.
光纖有玻璃光纖及塑膠光纖, 一般玻璃光纖應用較普及, 有所謂的單模光纖 (Single Mode), 及多模光纖 (Multi-Mode), 單模光纖較諸多模光纖有著較高的傳輸率及高達50倍的傳輸距離. 因此長距離的傳輸(TeleCom)大多仰賴單模光纖. 如上述的FTTH 光纖到家或更遠距的傳輸. 而短距離內的傳輸 (DataCom)如大樓內, 校園網路 (伺服器, 超級電腦連結等),個人電腦的區域網路 (LAN, Local Area Network)連結 或 SAN (Storage Area Network, 區域儲存網路 ),若使用光纖, 便以多模光纖擔綱為主, 簡單而言單模光纖,大多用於戶外, 可稱之為戶外光纖, 而多模光纖大多用於建築物內, 可稱之為室內光纖.
在 LAN/SAN區域(儲存)網路的連結, 大家最常見的網路線 是 RJ45 接頭, CAT5 UTP (unshielded-twisted-pair) 雙絞線 也是利用銅線來做傳輸, 在短距離 (100米內)傳輸方面, 多模光纖和銅線的廝殺較諸 FTTH 的應用也是有過之而無不及. 同樣的, 銅線努力將頻寬發揮到極致, UTP 雙絞網路線從CAT5/5e, 晉升到 CAT6/6A, CAT7. 但隨著頻寬到 10G 或 更快, 或許採用光纖界面的網路卡仍較採用UPT雙絞線界面的網路卡仍較昂貴, 但若考量UTP 雙絞網路線 水平90米的限制 (到10G 時距離則落到 50米內), 佈建時每層樓所需的主機房租金, 主機, 不斷電系統, 空調等額外成本, 光纖網路的平均佈建成本事實上來得較低. 區域網路的發展從早期的 Ethernet 乙太網路 10Mb/s, Fast Ethernet 100Mb/s, Gigabit Ethernet 1000Mb/s (1Gb/s), 到現在的10G Ethernet 10Gb/s, 而 40G, 100G Ethernet 也被廣泛討論及發展出來. 隨著頻寬的要求到10G, 40G.. 光纖的優勢更加明顯. 取代的步調也加快. 全光纖網路似乎不是那樣遙不可及
光纖從主宰遠距傳輸, 到家, 到超級電腦,/伺服器(SERVER)已經和銅線分庭抗禮, 處處可見它的身影, 而且超越之勢越來越明顯.
|
