什么是光网络？

光网络是一种利用光在设备之间传输数据的技术它提供高带宽和低延迟，多年来一直是长距离数据通信的事实标准光纤被用于世界上大多数长途语音和数据通信

光网络有着悠久的历史伴随着其服务和用例的扩展，使其更加灵活，智能和高效的趋势将继续增长

光网络很重要，因为它允许长距离高速数据传输比如，光网络保证纽约的用户在物理定律允许的限度内，尽可能快地访问内罗毕的服务器

光网络背后的技术基于全内反射原理当光照射到光缆等介质的表面时，有些光会被表面反射反射角取决于介质的特性和入射角

如果入射角大于临界角，所有的光都会被反射，这被称为全内反射全反射可用于制造光纤，一种沿其长度引导光线的玻璃或塑料

当光通过光纤时，它将经历多次全内反射，导致它从光纤壁上反弹这种反弹效应导致光以之字形沿光纤长度传播

通过仔细控制光纤的特性，工程师可以控制反射光的数量和再次反射前的传播距离这使他们能够设计能够长距离传输数据而不丢失任何信息的光纤

光网络由几个部分组成:光纤，收发器，放大器，复用器和光开关。

光学纤维

光纤是承载光信号的介质。它由多种材料组成，包括:

核心:承载光的中心。

包层:包在纤芯周围的材料，有助于保持包含光信号。

涂层:保护光纤免受损坏的材料。

纤芯和包层通常由玻璃制成，而缓冲涂层通常由塑料制成。

收发器

收发器是一种将电信号转换为光信号的设备，反之亦然它通常在连接的最后一英里实现它是光网络和使用它的电子设备之间的接口

放大器

顾名思义，放大器是放大光信号的设备，因此可以长距离传输而不损失强度放大器沿着光纤以规则的间隔放置，以增强信号

多路器

多路复用器只是一种接收多个信号并将其组合成一个信号的设备这是通过为每个信号分配不同的光波长来实现的，允许多路复用器同时沿一根光纤发送多个信号，而不会相互干扰

光控开关

交换机是一种将光信号从一根光纤路由到另一根光纤的设备光开关用于控制光网络中的流量，通常用于高容量网络

光网络的历史

光网络的历史始于18世纪90年代，法国发明家克劳德·查普发明了光信号电报，这是光通信系统的最早范例之一。

1954年，荷兰科学家亚伯拉罕·范·希尔和英国科学家哈罗德·h·霍普金斯发表了他们自己的关于光纤束成像的科学论文Hopkins专注于非包层光纤，Van Heel只专注于简单包层光纤束mdashmdash裸光纤周围的低折射率透明包层

这保护了光纤的反射表面免受外部变形，并显著降低了光纤之间的干扰成像光束的发展是光纤发展的重要一步保护光纤表面免受外部干扰允许通过光纤更精确地传输光信号

到1960年，玻璃包层光纤的损耗约为每米1 dB，适用于医学成像，但对于通信来说太高了1961年，美国光学公司的Elias Snitzer发表了一篇关于微小纤芯光纤的理论描述，这种光纤只能通过一种波导模式传输光

1964年，高锟博士提出每公里10或20分贝的光损失该标准有助于提高电信系统的覆盖范围和可靠性除了在损失率方面的工作，高博士还证明了需要更纯的玻璃来帮助减少光损失

1970年夏天，康宁玻璃厂的一组研究人员开始试验一种叫做熔融应时的新材料这种物质以其极高的纯度，高熔点和低折射率而闻名

这个由罗伯特·毛雷尔，唐纳德·凯克和彼得·舒尔茨组成的团队很快意识到熔融的应时可以用来制造一种叫做的树脂，光纤新线材这种光缆可以承载比传统铜线多65000倍的信息此外，用于传送信息的光波甚至可以在一千英里以外的目的地被解码

这项发明彻底改变了长距离通信，为今天的光纤技术铺平了道路团队解决了高博士定义的分贝损失问题1973年，John MacChesney改进了贝尔实验室生产纤维的化学气相沉积工艺因此，光纤电缆的商业化生产成为可能

在20世纪80年代早期，第二代光纤通信被设计用于商业用途，使用1.3微米InGaAsP半导体激光器这些系统在1987年以高达1.7 Gbps的比特率运行，中继器间距高达50公里

第三代光纤网络使用的系统工作在1.55微米，每公里损耗约为0.2 dB。

第四代光纤通信系统依靠光放大来减少所需中继器的数量，并依靠波分复用来增加数据容量。

2006年，使用光放大器在160公里的线路上实现了每秒14太比特的比特率到2021年，日本科学家能够使用四芯光缆在3000公里内传输319 Tbps

虽然这些第四代光纤通信系统的容量比前几代要大得多，但基本原理是一样的:电信号转换成光脉冲，通过光纤发送，然后在接收端再转换回电信号。

可是，每一代产品的元件都变得更小，更可靠，更便宜因此，光纤通信已经成为我们全球电信基础设施中越来越重要的一部分

光网络的主要趋势

关注网络边缘

网络的边缘是流量进出网络的地方为了满足基于云的应用的需求，光网络正在向最终用户靠拢这允许更低的延迟和更一致的性能

层加密

伴随着网络攻击变得越来越普遍，动态数据保护将继续成为主要问题SASE在服务端点使用云原生安全功能，最近越来越受到关注Endpoint protection可能会使连接网络上的安全控制变得不必要虽然这可能不会消除加密的需要，但它将保护敏感数据和应用程序如果没有单一的安全控制，第一层的保护会越来越难

通过加密控制，管理和用户流量，我们可以更好地保护我们的资源这使得黑客几乎不可能入侵系统，从而大大降低了网络攻击成功的几率伴随着企业越来越依赖数据和连接，强大的安全解决方案只会变得更加明显

开放式光网络

开放光网络是一种使用标准和开放接口的光网络，允许集成来自不同供应商的设备这为光网络组件提供了更多的选择和灵活性此外，伴随着新功能和服务的出现，添加它们也变得更加容易

光谱服务的增长

伴随着数据流量的不断增长，对更高带宽和容量的需求也在增加服务通过使用频谱来增加现有光纤网络的容量来提供这一点这些服务越来越受欢迎，因为它们提供了一种经济高效的方式来满足不断增长的数据需求

更多户外部署

伴随着对更高带宽和容量的需求不断增加，街头机柜中的室外部署变得越来越普遍室外光纤可以直达用户所在地，提供更直接的连接和更低的延迟

紧凑模块化

伴随着光网络的不断发展，对更小，更紧凑的器件的需求越来越明显这是因为数据中心环境中的空间通常有限紧凑的模块化光学元件提供了一种节省空间的方法，同时还提供了高性能

光网络的未来发展

智能光网络

智能光网络是利用人工智能优化其性能的光网络人工智能可以用来自动识别和纠正网络中的问题这使得网络更加高效和可靠

此外，人工智能可用于预测未来的交通模式和需求这些信息可用于提前配置容量，以确保网络能够满足未来需求

灵活的网格体系结构

灵活的网格架构正变得越来越流行，因为它们提供了一种增加现有光纤容量的方法柔性栅格允许不同波长的光在单根光纤上复用这样，每根光纤可以承载更多的数据，从而增加网络容量

按需WDM

波分复用是一种允许多个波长的光在一根光纤上传输的技术按需WDM是一种WDM，允许按需提供容量这意味着可以根据需要增加容量，而无需安装新的光纤

日益数字化的世界中的光网络

光在其相对短暂的历史中已经走过了漫长的道路从最初的不起眼，它现在已经成为许多大型网络基础设施的重要组成部分它是互联网的关键支柱，彻底改变了我们的沟通方式，迎来了前所未有的技术进步时代

伴随着5G和其他趋势的成熟，光网络似乎有望在我们日益数字化的世界中继续发挥重要作用。