光纖通信的發展范文
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一、概念
光纖即為光導纖維的簡稱。光纖通信是以光波作為信息載體,以光纖作為傳輸媒介的一種通信方式。從原理上看,構成光纖通信的基本物質要素是光纖、光源和光檢測器。光纖除了按制造工藝、材料組成以及光學特性進行分類外,在應用中,光纖常按用途進行分類,可分為通信用光纖和傳感用光纖。傳輸介質光纖又分為通用與專用兩種,而功能器件光纖則指用于完成光波的放大、整形、分頻、倍頻、調制以及光振蕩等功能的光纖,并常以某種功能器件的形式出現。光纖通信是以光波為信息載體,通過光纖來傳遞的一種通信設施。因為它具有容量大,傳輸距離遠,傳輸速度快,經濟等特點,所以在當今被廣泛應用。
二、光纖通信的特點
(1)光纖通信容量大;傳輸距離長;一根細細的光纖可以承載很多個光信息,而它的傳輸時以光速傳播,并且損耗非常小。(2)由于光纖較細,質量輕,所以便于鋪設和運輸。(3)光纖通信具有抗電磁干擾能力,傳輸信息不易丟失和失真。(4)信號串擾小、保密性能好。(5)光纖通信用材少,而且不污染環境。(6)光纜適應性強,壽命比較長。
三、光纖通信的原理
所謂光纖通信,就是在發送端首先要把傳送的信息(如話音) 變成電信號,然后調制到激光器發出的激光束上,使光的強度隨電信號的幅度(頻率) 變化而變化,并通過光纖發送出去;在接收端,檢測器收到光信號后把它變換成電信號,經解調后恢復原信息。然而,由于目前技術水平所限,對光波進行頻率調制與相位調制等仍局限在實驗室內,尚未達到實用化水平,因此目前大都采用強度調制與直接檢波方式(IM- DD) [1] 。基本的光纖通信系統是由數據源、光發送端、光學信道和光接收機組成。數據是數字,聲音,圖像等各種信號的數字化。光發送機和調制器則負責將信號轉變成適合于在光纖上傳輸的光信號,先后用過的光波窗口有0.85、1.31 和1.55。光學信道包括最基本的光纖,還有中繼放大器EDFA等;而光學接收機則接收光信號,并從中提取信息,然后轉變成電信號,最后得到對應的話音、圖像、數據等信息。
四、光纖通信系統的構成
光纖通信系統中,光纖中傳輸的是二進制光脈沖“0”碼和“1”碼,它由二進制數字信號對光源進行通斷調制而產生。而數字信號是對連續變化的模擬信號進行抽樣、量化和編碼產生的,稱為PCM,即脈沖編碼調制。
1、光發信機。光發信機是實現電/ 光轉換的光端機。它由光源、驅動器和調制器組成。其功能是將來自于PCM電端機的電信號對光源發出的光波進行調制,成為已調光波,然后再將已調的光信號耦合到光纖或光纜去傳輸。2、光中繼器。光中繼器由光檢測器、光源和判決再生電路組成。它的作用有兩個:一個是補償光信號在光纖中傳輸時受到的衰減;另一個是對波形失真的脈沖近行政性。3、光收信機。光收信機是實現光/ 電轉換的光端機。它由光檢測器和光放大器組成。4、光纖連接器、耦合器等無源器件。由于光纖或光纜的長度受光纖拉制工藝和光纜施工條件的限制,且光纖的拉制長度也是有限度的。因此一條光纖線路可能存在多根光纖相連接的問題。于是,光纖間的連接、光纖與光端機的連接及耦合,對光纖連接器、耦合器等無源器件的使用是必不可少的。
五、光纖通信發展趨勢及前景
(1)新一代光纖:隨著社會發展的需要已經出現了兩種不同的新型光纖,即非零色散光纖(G.655)和全波光纖。
(2)超高速系統:傳統光纖通信的發展始終按照電的時分復用(TDM)方式進行,而如今要滿足社會發展需要,光纖通信應該按照光的時分復用方式進行。
(3)超大容量WDM系統:如果將多個發送波長適當錯開的光源信號同時在一路光纖上傳送,則可大大增加光纖的信息傳輸容量,這就是波分復用(WDM)的基本思路。
(4)全光網絡:WDM波分復用技術的實用化,提供了利用光纖帶寬的有效途徑,使大容量光纖傳輸技術取得了突破性進展。光纖通信的應用給人們帶來了一場信息的革命。是整個社會進入了一個信息高速發展的時代。而光纖通信帶給我們的不僅僅是高速,還有更為客觀的前景,它將帶給我們無盡的方便。電話網絡系統,電視網絡系統和計算機網絡系統在不遠的未來,即將由光纖通信的發展而更好的結合,那將是光纖通信給人們帶來的第二次震撼。
篇2
光纖通信技術作為信息技術的重要支撐平臺,具備體積小、容量大、抗電磁干擾、重量輕、傳輸頻帶寬、不易串音等優點,在各個領域得到了廣泛的應用。科技的不斷更新與進步,會促使光纖通信技術的發展越來越快。
一、光纖通信的優勢
以光波作為信號載體,以光導纖維作為傳輸介質的通信方式即為光纖通信。光纖具有獨特的優越性,擁有著巨大的傳輸帶寬。目前在全球約有85%以上的信息包括語音、數據、圖像都通過光纖傳輸。我國各通信運營商、各行業部門的專用網建設的光纜骨干網、城域網以及用戶接入網總長度已達到680萬公里以上。
纖通信的基本物質由光源、光纖和光檢測器構成。在光纖通信系統中,光波頻率的頻率高,光纖的損耗低,故光纖通信的容量要非常大。光纖的芯很細,傳輸系統所占空間小,節省空間。光纖之間基本沒有串繞現象,信息傳輸安全性保密性好;光纖是用玻璃材料構造的光導纖維,絕緣體性非常好,不會有接地回路的問題。
二、光纖通信未來的發展趨勢
目前,光纖通信技術得到了迅猛發展,在數據傳輸能力方面得到了大幅提升,優勢日益明顯。光纖通信在所有信息傳輸領域例如:公共服務通信系統、多媒體領域、網絡領域、商業、醫療等各領域都得到了廣泛的應用,深刻地影響到了人們的生活。
21世紀是一個信息爆炸的時代,人們對信息的需求也越來越廣泛。超高速度和超長距離傳輸以及超大容量的傳輸技術是實現人們迫切信息需求的基礎。因此,研究光纖通信未來的發展趨勢具有極為重要的現實意義。在未來,光纖通信技術將主要圍繞提高傳輸容量與增大傳輸距離發展。
(一)全光網絡技術的發展
全光網絡技術在網絡中傳輸和交換的過程中始終以光的形式存在,信號在進出網絡時,采用光/電和電/光的變換。全光網絡技術有效地提高了網絡資源的利用率,這是因為在傳輸過程中沒有電的處理,所以SDH、ATM、PDH等多種傳輸方式均可使用。全光網絡的發展離不開因特網以及移動通信網等網絡技術的相互融合,采用類似Internet的結構來設計光網絡是必然的選擇。
全光網絡技術具有組網靈活、簡單,而且具有誤碼率低、可擴展性等一系列的優勢。全光網絡技術在銀行業得到廣泛利用,具體體現在網上銀行業務的廣泛發展。通過網上銀行,給個人和企業的經濟交易帶來了極大的便利,客戶可以不受時間和空間的限制,不再需要到傳統的銀行柜臺交易,利用電腦就可以完成轉賬、存款、理財等各種金融業務。光纖通信技術伴隨著3D網絡技術的成熟,還有待更進一步的發展。
(二)波分復用系統在光纖通信中的利用
波分復用系統技術是根據每一道光波的波長或頻率不同,將光纖的低損耗窗口劃分成若干個信道,把光波作為信號的載波在發送端利用波分復用器將不同波長的信號光載波合并起來,送入一根光纖中進行傳輸。這種技術充分利用單模光纖低損耗區帶來的巨大帶寬資源,在接收端再由另一波分復用器,將這些不同波長承載不同信號的光載波分開,實現一根光纖中同時傳輸幾個不同波長的光信號,從而在一根光纖中可以實現多路光信號的復用傳輸。
近年來波分復用系統發展迅猛,在商業中,1.6Tbit/s的 WDM系統已經得到了廣泛應用,而且關于全光傳輸距離也在不斷地擴展。提高傳輸容量的另一種途徑是采用光時分復用(OTDM)技術,通過OTDM信號進行波分復用,這樣就能夠提高更大的傳輸容量。因此現在的超大容量WDM / OTDM通信系統基本上都采用RZ(歸零編碼信號)傳輸方式。 WDM/OTDM混合傳輸系統需要解決的關鍵技術基本上都包括在OTDM和WDM通信系統的關鍵技術中。WDM/OTDM系統可以降低光纖對于色散管理分布的要求,且對于光纖的一些特性適應能力強,例如非線性以及偏振模色散。而且歸零(RZ)編碼信號在超高速通信系統中占空間較小。WDM/OTDM系統是未來光纖通信系統的新的發展方向。
(三)光弧子通信技術的應用
光孤子通信技術能有效增大傳輸距離,它是一種特殊的ps數量級的超短光脈沖,利用光孤子作為載體實現長距離無畸變的通信,在零誤碼的情況下信息傳遞可達萬里之遙。它還完全擺脫了光纖色散對傳輸速率和通信容量的限制,其傳輸容量比當今最好的通信系統還高。它是作為全光非線性通信方案是消除色散的最佳途徑。其基本原理就是光纖折射率的非線性效應導致對光脈沖的壓縮可以與群速色散引起的光脈沖展寬相平衡,在一定條件下,光孤子能夠長距離不變形地在光纖中傳輸。
憑借長距離、高容量以及抗噪聲能力強等優點受到了人們的重視,并不斷的對其進行研究和開發。
總結
光纖通信技術滲入到了各個領域和行業,在全球得到了廣泛的應用,已經深刻影響到了人們的生活。加大對光纖通信技術的革新和應用技術的研究,會讓人們更加體驗到科技帶來的生活便利,也將改變很多領域的發展現狀。
參考文獻
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【關鍵詞】光纖通信;光信息傳播;通信設備
一、光纖通信的應用背景
20世紀90年代以來,我國光纖應用飛速發展,在有線電視網絡、能源探測等方面都大量被用到,隨著有線電視網絡普及率的提升,光纖的優點使其逐漸取代電信號傳播。尤其是光纖在廣播電視網絡中的應用,呈現出劇增的趨勢。光纖通信技術有以下兩種:光纖接入技術,波分復用技術。光纖接入技術即光纖到路邊或用戶的寬帶網絡接入技術,光纖通信極大的滿足了家庭和企業的信息通信的要求,所以它成為了電信通信技術的重要替代,尤其光纖到戶(FTTH)可以使用戶不受限制的進行信息接受與反饋。我國與2003年開始FTTH的推廣,到2014年已經在全國30多個城市建立了FTTH網絡,遍布家庭、網吧、企業等需求地,發展成果極為顯著。波分復用技術是將不同波長的信號整合在一根光纖中進行傳輸,到達后再區分為不同波長的信號,最終傳輸完畢。這一技術大大提升了光纖通信的信息傳輸量,受到了相關領域的廣泛關注。
二、光纖通信技術原理
光纖通信利用了光的全反射原理,即當光注入角度滿足一定條件時,光可以進行全反射,從而到達遠距離傳輸。在傳輸過程中,首先利用電信號對光波進行調制,使其成為帶有信息的已調光波,然后將已調光波發送到光纖線路中進行傳輸,光收信機最終將光信號轉化為電信號并進行接收。在傳輸過程中,中繼器可以補償光纖信號的衰減和對失真波形進行正形,無源器件(包括耦合器、光纖連接器等)完成以上各部分的連接。在傳輸過程中,在技術功能上,分為信號發射、信號合波、信號傳輸和放大、信號分離、信號接收五個結構。
三、光纖通信的特點
由于光纖通信是以光為載體,用光導纖維進行信息傳輸,玻璃材料的特性導致其具有以下優良特性:它的頻帶極寬,通信容量極大,是微波通信的幾十倍,滿足了用戶需求也降低了運輸空間,解決了管道擁擠的問題;石英這一介質的損耗低,中繼距離長,大大減少了中繼站的數量,從而減小了系統復雜性和運輸成本,且信息不易失真;由于其材料為絕緣的石英,所以其抗電磁干擾能力強,且不易被腐蝕,也不受自然界的一些電力和太陽黑子活動干擾,而且還能與電力導體進行復合,并運用于軍事領域;在傳輸過程中,光信號只能在纖維中傳輸,微弱的泄露信號也被外表吸收,所以它無串音干擾,保密性極好;光纖通信的材料使用玻璃為載體,節省了很多的稀有金屬材料。它同樣具有一些缺點:由于其材料特性,光纖的彎曲半徑不能過??;光纖的操作技術、分離、耦合較為麻煩。但它的這些特點同樣隨著技術發展將一步步得到改進。
四、光纖通信的發展趨勢
在光纖通信技術發展上,超高速傳輸是其主要研究方向,速度越高,信息傳輸的成本降越低。未來,信息量將越來越大,大數據的發展也需要光纖通信的高速傳輸進行大力發展。另一方面,高性能光纖也將得到大力發展。在未來發展中,光纖產品需要滿足IP業務的長距離甚至超長距離的信息傳輸,所以高性能光纖的開發是光纖發展的剛性需求。由于光線通信的優良特性,其逐漸取代了傳統的電力通信,已經在有線電視、電力通信網絡、電信干線傳輸等方面占據了極大的份額。從20世紀60年代開始,高錕博士的論文已經預見了光纖將取代傳統電通信,到如今,光纖已有了極大進展。在21世紀中光纖將如何發展成為了備受關注的話題。光纖通信與移動設備的式結合具有巨大前景,移動設備通信已融入到每一位居民生活中。光纖通信利用其優點滲透進入其中,市場巨大,且具有理論技術支持,和客戶需求;另外,光網絡與毫米波如果結合成功,也是革命性的進步;再有,制造高精度的光纖陀螺也具有巨大市場,除了未來航空系統,導彈系統,部分汽車也有陀螺;光纖傳感器也在一些技術精度要求較高的領域有潛在需求。21世紀以來,我國光纖通信發展迅猛,但自主知識產權的占比仍然極小,大多產品技術含量低,不具備較強的競爭力。但我國仍是光纖運用方面的世界第二大國,因此我們的自主知識產權也將越來越受到重視,知識作為第一生產力將越來越雄厚。另外,光纖通信的其他功能隨著其他領域的進步與發展也將一步步被挖掘,隨著更多的需求,光纖通信會展現其更多的技術功能。
五、結語
光纖通信以其優良的特性,已逐漸取代傳統電信號通信,未來將滲透到生活、軍事、航天等領域的方方面面,我國已在世界前列,但仍然需要加強技術研究。
參考文獻
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[關鍵詞]光纖通信;發展現狀;發展趨勢
中圖分類號:TN929.11 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2015)26-0291-01
1 光纖通信的概念
光纖通信是利用光作為信息載體、以光纖作為傳輸媒介的通信方式。從原理上看,光纖通信的基本物質由光源、光纖和光檢測器構成??梢园压饫w通信看成是以光導纖維為傳輸媒介的“有線”光通信。光纖由內芯和包層組成,內芯一般為幾十微米或幾微米,比一根頭發絲還細;外面層稱為包層,包層的作用就是保護光纖。實際上光纖通信系統使用的不是單根的光纖,而是許多光纖聚集在一起的組成的光纜。光纖是用玻璃材料構造的光導纖維,絕緣體性非常好,不會有接地回路的問題;光纖之間基本沒有串繞現象,信息傳輸安全性保密性好;光纖的芯很細,傳輸系統所占空間小,節省空間。在光纖通信系統中,光波頻率的頻率高,光纖的損耗低,故光纖通信的容量要非常大。
2 我國光纖通信技術的發展現狀
2.1波分復用技術。波分復用技術可以充分利用單模光纖低損耗區帶來的巨大帶寬資源。根據每一信道光波的頻率(或波長)不同,將光纖的低損耗窗口劃分成若干個信道,把光波作為信號的載波,在發送端采用波分復用器(合波器),將不同規定波長的信號光載波合并起來送入一根光纖進行傳輸。在接收端,再由一波分復用器(分波器)將這些不同波長承載不同信號的光載波分開。由于不同波長的光載波信號可以看作互相獨立(不考慮光纖非線性時),從而在一根光纖中可實現多路光信號的復用傳輸。
2.2光纖接入技術。光纖接入網是信息高速公路的“最后一公里”。實現信息傳輸的高速化,滿足大眾的需求,不僅要有寬帶的主干傳輸網絡,用戶接入部分更是關鍵,光纖接入網是高速信息流進千家萬戶的關鍵技術。在光纖寬帶接入中,由于光纖到達位置的不同,有FTTB、FTTC、FTTCab和FTTH等不同的應用,統稱FTTx。FTTH(光纖到戶)是光纖寬帶接入的最終方式,它提供全光的接入,因此,可以充分利用光纖的寬帶特性,為用戶提供所需要的不受限制的帶寬,充分滿足寬帶接入的需求。目前,國內的技術可以為用戶提供FE或GE的帶寬,對大中型企業用戶來說,是比較理想的接入方式。
3 光纖通信的應用
3.1廣播電視網中的應用。近年來,隨著光纖通信技術越來越成熟,應用的范圍也越來越廣。在廣播電視領域,光纖作為廣播電視信號傳輸的載體,以光纖網絡為基礎的網絡建設的格局已經形成。光纖傳輸系統具有傳輸頻帶寬,容量大,損耗低,串擾小,抗干擾能力強等特點,傳輸過程中不會有中繼引起的噪聲,而影響信號質量,更不會因為接收時信號延時較大,而輕易受干擾。光纖傳輸系統具有這么多優勢,已經成為城市最可靠的數字電視和數據傳輸的鏈路,也是實現直播或兩地傳送最經常的電視傳送方式。
3.2電力通信網中的應用。隨著光纖在通信網絡中的廣泛應用,我國很多地區的電力專用通信網也基本完成了從主干線到接入網向光纖過渡的過程。目前,電力系統光纖通信網已經成為我國規模較大、發展較為完善的專用通信網,其數據、語音、寬帶等電信業務及電力生產專業業務都由光纖通信承載??梢哉f,光纖通信保障著電力系統安全穩定運行,電力系統生產生活己離不開光纖通信網。現在,由于電力特殊光纜制造及工程設計技術已經成熟,特別是OPGW和ADSS技術已經開始大規模的應用在國內電力特殊光纜通信中,特別是在大的輸電工程長距離主干OPGW光纜線路中應用的作用更明顯。
3.3電信干線傳輸網中的應用。隨著我國光通信產業發展,各大專業通信網急速擴展,對信號傳輸提出了更高的要求。光纖通信因其自身優勢而能夠滿足各種復雜的通信業務要求,而成為首選通信方式。目前,我國己建成以北京為中心向四面八方面各個方向輻射的長途干線光纖網,全國“八縱八橫”光纖通信網已建成?!鞍藱M八縱”是1988年在原郵電部的主導下開始的建設的大容量光纖通信干線傳輸網工程項目,這個傳輸網覆蓋全國省會以上城市,有22條光纜干線,總長達33000公里。隨著我國通信事業的迅速發展,以光纖通信為基礎的傳輸網絡還會建設的更多。
4 光纖通信技術的發展趨勢
4.1 逐漸向更加高速,更加大容量發展
在光纖通信的發展中,人們一直希望向高速和大容量的方向發展,對于以前傳統的電信發展來說,主要存在的問題就是網絡無法真正意義的滿足人們的需求。過去光纖通信主要是通過電的時分復用來進行傳輸的,并且傳輸的速度可以提升到4倍,一旦速度提升的話那么成本也會產生相應的下降,由此可見,光纖通信系統需要增加相應的傳輸速度,對于高速的光纖系統來說,增加一定的傳輸量,可以為以后多媒體的產生創造有利的條件。我們通過調查得知,在全世界范圍內,光纖通信設備安裝的終端高達4000以上,甚至達到6000,光纖通信設備在一些發達國家已經得到了廣泛的使用,雖然我國也在開始逐漸實行,但是從目前我國的情況來看,已經鋪設過的光纜肯定是無法滿足現在的光纖通信設備的條件的,所以在正式使用光纖通信設備之前,需要進行一系列的測試,確定測試合格以后才可以使用光纖通信設備。
4.2 光孤子通信
所謂光弧子,是一種特殊形式的超短脈沖,或者說是一種在傳播過程中形狀、幅度和速度都維持不變的脈沖狀行波,光孤子與其他同類孤立波相遇后,能維持其幅度、形狀和速度不變。光弧子通信在傳輸的過程中主要是利用光弧子來起相應的作用,以此來使通信無畸變、零誤碼和能夠保持長距離的傳輸,由此,我們可以看到光弧子技術的發展前景是很可觀的,光弧子通信在傳輸上面主要是實現高速和長距離的通信傳播,并且它所具備的控制技術可以使他的速率達到100Gbit/s以上。光孤子通信是一種全光非線性通信方案,其基本原理是光纖折射率的非線性效應導致對光脈沖的壓縮可以與群速色散引起的光脈沖展寬相平衡,在一定條件下,光孤子能夠長距離不變形地在光纖中傳輸。它完全擺脫了光纖色散對傳輸速率和通信容量的限制,它被認為是下一代最有發展前途的傳輸方式之一。
4.3 向超高速系統的發展
對于以前傳統的光纖來說,它只是按照電的時分復用方式來進行的,只要當傳輸的速率提高大于4倍,傳輸的每比特成本機會平均下降30%~40%,由此可見,高比特系統的經濟效益一般情況下都是按照指數的規律來增長的,這也就是為什么光纖通信系統的傳輸速率會在這么多年來都一直是出于增加的狀態。我們可以看出高速系統的出現不但可以在一定程度上增加業務的整體傳輸容量,還可以為將來各種各樣的新業務提供更多實現的可能,特別是寬帶業務和多媒體的業務。
4.4 全光網絡
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【關鍵詞】光纖通信 發展趨勢 應用
光纖即為光導纖維,而以光波為通信載體,以光纖為運輸媒介的通信的方式便是光纖通訊。現代社會,光纖通訊技已經成為通信的支柱之一,其作為一個新產生的技術手段,能夠實現高速發展和大面積的覆蓋,可以說是通信史上的奇跡。光纖通訊標志著新技術革命的到來,被廣泛認為是未來社會中信息傳送的主要工具。在當代社會,中國經濟發展水平不斷提高,隨之而來的人民生活水平也不斷得到改善,隨著物質生活的豐富,人們越來越注重生活的便利性和快捷性,從而可以更好的享受現代生活,非常符合“科技都是懶人帶動出來的”,這句話。于是在這種背景下,光纖通信就伴隨著網絡時代來到了人們的生活當中,作為其傳輸媒介的光纖擁有容量大,覆蓋范圍廣,能耗小的特點,非常符合人們對于現代通信的要求,從而得到快速普及,也就在實際上對通信領域的向前發展產生了極大的推進作用。
1 光纖通訊的發展趨勢
1.1 光纜和光纖的發展
現代我們使用的光纖相比于以前有了很大進步。光纖雖然具備容量大,傳播的速度極快的特點,得到了極大的歡迎,但是由于波段較短,所以出現了色散,衰減的現象,使人們在通訊上的視覺享受大大減分。因此光纖改進者針對這一問題通過各種技術手段將光纖原來的850mm的波長改進到了到了1310―550mm的波長,非常成功的解決了色散和衰減問題,在今天更是出現了“常規單模光纖”這一種光纖形式,使光纖的波長處于1310mm的狀態下實現色散為零的奇跡,避免了色散可能導致的質量問題,對此我們應該向那些為了光纖進步而付出辛勤勞動和偉大智慧的光纖工作者。
1.2 高速發展的光纖通訊
隨著信息化時代的到來,世界的距離被“縮小”,全球實現了信息化發展,從而孕育而生了一系列信息時代的全球通信方式,如有線電視,電視會議等,受到了各國高端階層的喜愛和推崇。而這一信息時代的到來也客觀上對光纖通信提出了更高的要求。現在,世界上光纖通訊系統的檢測方式多為強度調制直接檢測,而相干光纖通訊系統則大部分采取了相干檢測這一檢測形式,這一檢測方式的最大的優點為能夠大大提高光接收機檢測的敏感系數,從而進一步提高光纖通信系統的使用效率,很大程度上提高了光纖通信系統的無斷式傳播的距離。
2 光纖通信的應用
2.1 光纖通信技術
2.1.1 光弧子通信
在光纖通信中,“損耗”和“色散”這兩個原因是限制傳輸距離以及容量的主要阻礙。“損耗”會使光的信號在傳輸能量時不斷減弱,而“色散”會使光脈沖在傳輸的過程中逐漸變寬(光脈沖的實質是各種頻率的光波不斷振動組成的電磁波的一個總和)。如今,由于光線制造技術得到了大力發展,從而導致光纖的損耗已經接近極限小的程度,于是色散問題就隨之成為了阻礙超長距離和超大容量實現的最大障礙。而光弧子通信就是一種全光的非線性通信手段,它能夠擺脫色散對傳輸的速度和容量的局限,能夠很好的解決光纖通信中的色散問題,因而被稱為下一代最有前景的運輸方式之一。
2.1.2 全光通信
全光通信指的是在用戶和用戶之間全部采用光波手段來實現信號的傳播與交換。全部采用光波技術即為從起始點到目的點的運輸的全過程全部都在光域中實現,并且其在所有節點的交換都使用oxc(即光交叉連接設備),該設備具有可信度高,容量存儲大和高度靈活的特點。由于不需要進行電信號的處理,因此允許不同協議和編碼的同時存在,從而使信息的傳播和運輸實現了透明化。光纖通信用戶需求的不斷擴大,通信網的傳播和運輸容量也隨之增加,所以,光纖通信技術已到達一個全新的高度。
2.2 高速光纖計算機網
FDDI,即光纖分布式數據接口環網,占據了高速的光纖計算機領域,其為光纖傳輸的媒介,所以,在區域網的范圍內,光纖分布式數據接口環網有非常好的實用效果,尤其是對于如今興盛的校園網建設更具有非常巨大的貢獻。
相比普通的計算機網絡應用,我國很多高校實現了校園網的普及,如電信寬帶的無線路由,移動公司的無線網,聯通公司的無線網卡。這都是由于大學生對于互聯網的應用呈現逐漸迫切的趨向,而校園網具有速度快,便捷,方便的優點得到高校大學生的普遍接受和歡迎。校園網有一些新的特點:一是校園網的規模龐大,覆蓋的地域很廣,但就網絡節點就有數千個;二是應用的環境趨向多元和復雜,用戶端的需求逐漸呈現多樣性,這就需要校園網提供更加全面的終端服務;三是使用位置分散,雜多,很多學校的教學樓,學院樓都分布著很多子網絡;四是設備非常復雜,各種計算機類型,這使得組網方面顯得比較復雜和困難;五是存在的子網絡的分割很多,使得網絡的使用呈現出了較為分散的狀態;六是系統的開發性能很強,使得校園網處于不斷發展的優良態勢。
3 小結
綜上所述,光纖通信仍處于不斷發展的良好狀態,隨著更多新的科學和技術的出現,光纖通信一定會有更多實質性的突破,比如光纖通信中普遍存在的色散,衰減的現象等。希望致力于進行光纖通信研究的工作人員能夠更好的進行研究,早日發現更好,更快,更便捷的光纖通信系統,為人類的信息化發展貢獻更大的力量,使光纖技術能夠憑借著其自身優越的技術和實用的功能,廣泛適用于社會上的各個方面,逐步改善現代人的生活質量,在更大程度上進一步推進現代文明的不斷前進和發展。
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關鍵詞:光纖通信技術 發展 現狀 趨勢 展望
一、光纖通信技術的發展及現狀
光纖通信的誕生與發展是電信史上的一次重要革命。光纖從提出理論到技術實現和今天的高速光纖通信也不過幾十年的時間。從國外的發展歷程我們可以看出,20世紀60年代中期,所研制的最好的光纖損耗在400分貝以上,1966年英國標準電信研究所高錕及Hockham從理論上預言光纖損耗可降至20分貝/千米以下,日本于1969年研制出第一根通信用光纖損耗為100分貝/千米,1970年康寧公司(Corning)采用“粉末法”先后獲得了損耗低于20分貝/千米和4分貝/千米的低損耗石英光纖,1974年貝爾實驗室(Bell)采用改進的化學汽相沉積法制出性能優于康寧公司的光纖產品。到1979年,摻鍺石英光纖在1.55千米處的損耗已經降到0.2分貝/千米,這一數值已經十分接近由Rayleigh散射所決定的石英光纖理論損耗極限。
目前國內光纖光纜的生產能力過剩,供大于求。特種光纖如FTTH用光纖仍需進口,但總量不大,國內生產光纖光纜價格與國際市場沒有差別,成本無法再降,已經是零利潤,在國際市場沒有太強競爭力,出口量很小。二十年來的光技術的兩個主要發展,WDM和PON,這兩個已經相對比較成熟。多業務傳輸發展平臺兩個方面,一方面是更有效承載以太網業務、數據業務,另一方面是向業務方面發展。AS0N的現狀是目前的系統只是在設備中,或是在網絡中實現了一些功能,但是一些核心作用還沒有達到。
二、光纖通信技術的趨勢及展望
目前在光通信領域有幾個發展熱點即超高速傳輸系統、超大容量WDM系統、光傳送聯網技術、新一代的光纖、IPoverOptical以及光接入網技術。
(一)向超高速系統的發展
目前10Gbps系統已開始大批量裝備網絡,主要在北美,在歐洲、日本和澳大利亞也已開始大量應用。但是,10Gbps系統對于光纜極化模色散比較敏感,而已經鋪設的光纜并不一定都能滿足開通和使用10Gbps系統的要求,需要實際測試,驗證合格后才能安裝開通。它的比較現實的出路是轉向光的復用方式。光復用方式有很多種,但目前只有波分復用(WDM)方式進入了大規模商用階段,而其它方式尚處于試驗研究階段。
(二)向超大容量WDM系統的演進
采用電的時分復用系統的擴容潛力已盡,然而光纖的200nm可用帶寬資源僅僅利用率低于1%,還有99%的資源尚待發掘。如果將多個發送波長適當錯開的光源信號同時在一級光纖上傳送,則可大大增加光纖的信息傳輸容量,這就是波分復用(WDM)的基本思路。基于WDM應用的巨大好處及近幾年來技術上的重大突破和市場的驅動,波分復用系統發展十分迅速。目前全球實際鋪設的WDM系統已超過3000個,而實用化系統的最大容量已達320Gbps(2×16×10Gbps),美國朗訊公司已宣布將推出80個波長的WDM系統,其總容量可達200Gbps(80×2.5Gbps)或400Gbps(40×10Gbps)。實驗室的最高水平則已達到2.6Tbps(13×20Gbps)。預計不久的將來,實用化系統的容量即可達到1Tbps的水平。
(三)實現光聯網
上述實用化的波分復用系統技術盡管具有巨大的傳輸容量,但基本上是以點到點通信為基礎的系統,其靈活性和可靠性還不夠理想。如果在光路上也能實現類似SDH在電路上的分插功能和交叉連接功能的話,無疑將增加新一層的威力。根據這一基本思路,光光聯網既可以實現超大容量光網絡和網絡擴展性、重構性、透明性,又允許網絡的節點數和業務量的不斷增長、互連任何系統和不同制式的信號。
由于光聯網具有潛在的巨大優勢,美歐日等發達國家投入了大量的人力、物力和財力進行預研,特別是美國國防部預研局(DARPA)資助了一系列光聯網項目。光聯網已經成為繼SDH電聯網以后的又一新的光通信發展。建設一個最大透明的、高度靈活的和超大容量的國家骨干光網絡,不僅可以為未來的國家信息基礎設施(NJJ)奠定一個堅實的物理基礎,而且也對我國下一世紀的信息產業和國民經濟的騰飛以及國家的安全有極其重要的戰略意義。
(四)開發新代的光纖
傳統的G.652單模光纖在適應上述超高速長距離傳送網絡的發展需要方面已暴露出力不從心的態勢,開發新型光纖已成為開發下一代網絡基礎設施的重要組成部分。目前,為了適應干線網和城域網的不同發展需要,已出現了兩種不同的新型光纖,即非零色散光(G.655光纖)和無水吸收峰光纖(全波光纖)。其中,全波光纖將是以后開發的重點,也是現在研究的熱點。從長遠來看,BPON技術無可爭議地將是未來寬帶接入技術的發展方向,但從當前技術發展、成本及應用需求的實際狀況看,它距離實現廣泛應用于電信接入網絡這一最終目標還會有一個較長的發展過程。
(五)IPoverSDH與IpoverOptical
以lP業務為主的數據業務是當前世界信息業發展的主要推動力,因而能否有效地支持JP業務已成為新技術能否有長遠技術壽命的標志。目前,ATM和SDH均能支持lP,分別稱為IPoverATM和IPoverSDH兩者各有千秋。但從長遠看,當IP業務量逐漸增加,需要高于2.4吉位每秒的鏈路容量時,則有可能最終會省掉中間的SDH層,IP直接在光路上跑,形成十分簡單統一的IP網結構(IPoverOptical)。三種IP傳送技術都將在電信網發展的不同時期和網絡的不同部分發揮自己應有的歷史作用。但從面向未來的視角看。IPoverOptical將是最具長遠生命力的技術。特別是隨著IP業務逐漸成為網絡的主導業務后,這種對JP業務最理想的傳送技術將會成為未來網絡特別是骨干網的主導傳送技術。
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近年來,光纖通信在我們日常生產、生活中的應用越來越廣泛,并且受到越來越多人的認可。光纖通信除了具有傳輸容量大、損耗小、速率高和抗干擾能力強的特點外,還具有自身體積小、重量小的優勢,由此為光纖通信的良好發展前景奠定了基礎。光纖通信自誕生以來,其傳輸效率及質量不斷提高,光纖到戶是光纖通信發展的代表成果,本文筆者將對光纖通信中光纖到戶分別從應用現狀和發展兩方面進行闡述,以不斷深入了解光纖通信技術的應用,從而促進我國光纖通信產業的快速、穩定發展。
一、光纖通信技術概述
光纖通信技術始于1880年,在其發展過程中,不斷取得驚人的里程碑,從初始的傳輸容量到2000年已增加至1萬倍,并且每年的光纖用戶也在不斷的增加,直至當今光纖通信已被普遍應用于社會生產、生活中。
光纖通信,全稱光導纖維通信,即通過光導纖維來傳輸信號,從而實現信息傳遞、傳播的一種高速率、大容量的通信方式。光纖通信從其本身來講,主要由光纖光纜、光交換傳輸、光有源器件及光網絡等組成,具有體積小、重量輕、損耗小、容量大、速率高及抗干擾能力強等多種優勢與特點,是我國通信產業和市場的發展趨勢。
二、光纖通信技術應用現狀
1、光纖接入技術
在當今信息通信網絡中,光纖接入技術與通信網絡中的主干傳輸網絡一并視為信息傳輸通信的關鍵性環節。光纖寬帶接入網是信息傳輸的最后一站,也是最貼近信息使用者的重要階段,其中按照光纖接入到達位置的不同,可分為不同類型的應用,光纖到戶就是其中的一個組成部分。
光纖到戶英文縮寫為ftth,它為光纖寬帶提供全光的接入方式,正因為如此,光纖到戶可以充分利用自身光纖的寬帶特性,本文由收集整理傳輸大容量、高速率的寬帶信息。就目前來講,光纖到戶的應用主要有兩種,一種為光纖無源接入技術,另一種為光纖有源接入技術。光纖無源接入技術,即指一點到多點xpon技術;光纖有源接入技術,即指點對點的xpon技術。光纖接入技術在信息通信中的應用,打破了傳統信息傳輸能力的通信網瓶頸問題,從而最大程度的激發了信息通信網絡中城域網和核心網的傳輸容量潛力。通常光纖接入技術,與sdh、atm和以太網等多種技術相結合使用,并產生gpon、apon和epon。與此同時,產生的不同技術將用于信息傳輸的不同階段,如gpon主要用于電路交換性的業務支持,epon主要起到信息傳輸的點對多點的連接作用,同時光纖到戶技術中也不可缺少epon技術。相比于gpon和epon,apon則因atm的技術問題遇到發展問題,對于此種狀況,通過時間表明可使用sdh來代替,然而龐大的費用和復雜的技術,使apon技術的發展受到了一定的限制。
2、波分復用技術
波分復用技術,可簡記為wdm,其工作原理和優勢為能夠充分運用單模光纖低損耗區帶來巨大的帶寬資源。光纖信息傳輸過程中,可根據不同信道光波的波長將其劃分為不同的信道,此時光波需要充當傳輸信號的載體,同時在信號發射端使用合波器整理不同波長的光載波信號,并將其集合起來發送信息,另外在信號傳輸的接收端,仍然使用合波器將傳輸光載波信號分別區分開來。在此過程中,不同長度信道光波長度形成的不同光載波信號可以看做是不同的獨立的個體,即實現在一根光纖中不同光信號的復用傳輸。近年來,波分復用技術不斷完善,如現如今的wcdmm技術,即粗波分復用技術,它的傳輸通過波分復用技術的的集體發送和劃分,使其在傳輸范圍為80km內的性價比達到最高,由此也受到了多數光纖通信使用者的好評與認可。
三、光纖通信技術的發展前景與趨勢
1、光纖到戶。
光纖到戶是光纖通信產業中的重要發展成果,即將通信用光網絡單元安裝在需求者所在的區域(居家/企業),實現光接入網通信的最終目的。我國是通信大國,而光纖通信又是整個通信網絡的重要組成部分,且具有自身獨特的優勢與特點,為此光纖通信在我國通信產業中占有重要的市場。本文筆者對發展光纖到戶通信的的意義和發展前景、趨勢進行分析與論述,發展、普遍我國光纖到戶通信,應充分了解并掌握其市場意義與發展趨勢和前景。
(1)、光纖到戶通信具有重要市場意義。首先,光纖到戶是實現三網融合的可行通信媒介,是最終實現三網融合的有效、可行辦法。傳統的信息通信是由各個運營商所掌控,由此造成利益性的運營質量差、效率低等,此種現象阻礙了我們通信產業的發展與進步,而通過光纖到戶實現的三網融合,可在滿足運營商利益的同時,更好的滿足信息通信使用者的需求,使信息通信質量更高、有效性更高、容量更大;其次,光纖到戶通信可帶動與其相關產業的發展,如信息產業、光電子產業、網上業務和服務業務等。對于信息產業和光電子產業,管線到戶通信都有涉及,這是因為要實現光纖到戶需建立相應的光纖網,此時就需要大量的光纖、相應的系統設備和光電原、器件等;另外,光纖到戶通信也將在一定程度上提高社會生產、生活效率,因為光纖到戶將為不同地點、不同職業、不同需求的人提供一個交流、會議及服務的平臺,從而在一定程度上提高辦事效率和經濟效益。
(2)、光纖到戶通信的發展前景與趨勢。目前,光纖到戶通信的過程中局部結合了光纖無源光接入技術光纖無源接入技術的應用,給光纖到戶帶來了巨大的變革。光纖無源光接入技術,簡稱pon,在光接入網絡系統中起著調度動態帶寬和提供良好組播的重要作用。光纖無源光接入技術與其他相關技術相比,具有傳輸容量大、距離長、故障率低及壽命長等多種優勢。經實踐證實,光纖無源光接入技術解決方案可如下圖所示:
光纖無源光接入技術應用解決方案
除上述外,對于光纖到戶接入的建設,應積極做好相關工作。第一,光纖接入網的到戶建設應緊密的結合實際,通常主干光纖多采用pon、sdh,配線光纜多采用pdh、pon;第二,光纖通信中光纖到戶的建設逐步向著規范化的建設施工規范發展,這將有效保證光纖到戶的接入質量。同時,立足于網絡發展的角度,光纖到戶應以voip為明確的主推方式,以滿足光纖到戶接入建設。
2、全光網絡
目前我國在局部上已經實現了光網絡通信,即通信網絡中節點之間的全光化,并沒有實現通信網絡的整體全光化,例如在網絡結點出仍有電器件的存在,這將在一定程度上限制信息傳輸的容量和速率,為此全光網絡是光纖通信的重要發展趨勢。全光網絡的實現,應使用光結點代替傳統的電結點,其中網絡節點之間也是光節點。全光化的信息傳輸網絡,將有利于提高信息傳輸容量、速率和可靠性,降低誤碼率,從而促進我國光纖通信的穩步發展。
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關鍵詞:光纖通信核心網接入網光孤子通信全光網絡
光纖通信的發展依賴于光纖通信技術的進步。近年來,光纖通信技術得到了長足的發展,新技術不斷涌現,這大幅提高了通信能力,并使光纖通信的應用范圍不斷擴大。
1 我國光纖光纜發展的現狀
1.1 普通光纖
普通單模光纖是最常用的一種光纖。隨著光通信系統的發展,光中繼距離和單一波長信道容量增大,G.652.A光纖的性能還有可能進一步優化,表現在1550rim區的低衰減系數沒有得到充分的利用和光纖的最低衰減系數和零色散點不在同一區域。符合ITUTG.654規定的截止波長位移單模光纖和符合G.653規定的色散位移單模光纖實現了這樣的改進。
1.2 核心網光纜
我國已在干線(包括國家干線、省內干線和區內干線)上全面采用光纜,其中多模光纖已被淘汰,全部采用單模光纖,包括G.652光纖和G.655光纖。G.653光纖雖然在我國曾經采用過,但今后不會再發展。G.654光纖因其不能很大幅度地增加光纖系統容量,它在我國的陸地光纜中沒有使用過。干線光纜中采用分立的光纖,不采用光纖帶。干線光纜主要用于室外,在這些光纜中,曾經使用過的緊套層絞式和骨架式結構,目前已停止使用。
1.3 接入網光纜
接入網中的光纜距離短,分支多,分插頻繁,為了增加網的容量,通常是增加光纖芯數。特別是在市內管道中,由于管道內徑有限,在增加光纖芯數的同時增加光纜的光纖集裝密度、減小光纜直徑和重量,是很重要的。接入網使用G.652普通單模光纖和G.652.C低水峰單模光纖。低水峰單模光纖適合于密集波分復用,目前在我國已有少量的使用。
1.4 室內光纜
室內光纜往往需要同時用于話音、數據和視頻信號的傳輸。并目還可能用于遙測與傳感器。國際電工委員會(IEC)在光纜分類中所指的室內光纜,筆者認為至少應包括局內光纜和綜合布線用光纜兩大部分。局用光纜布放在中心局或其他電信機房內,布放緊密有序和位置相對固定。綜合布線光纜布放在用戶端的室內,主要由用戶使用,因此對其易損性應比局用光纜有更嚴格的考慮。
1.5 電力線路中的通信光纜
光纖是介電質,光纜也可作成全介質,完全無金屬。這樣的全介質光纜將是電力系統最理想的通信線路。用于電力線桿路敷設的全介質光纜有兩種結構:即全介質自承式(ADSS)結構和用于架空地線上的纏繞式結構。ADSS光纜因其可以單獨布放,適應范圍廣,在當前我國電力輸電系統改造中得到了廣泛的應用。國內已能生產多種ADSS光纜滿足市場需要。但在產品結構和性能方面,例如大志數光纜結構、光纜蠕變和耐電弧性能等方面,還有待進一步完善。ADSS光纜在國內的近期需求量較大,是目前的一種熱門產品。
2 光纖通信技術的發展趨勢
對光纖通信而言,超高速度、超大容量和超長距離傳輸一直是人們追求的目標,而全光網絡也是人們不懈追求的夢想。
(1) 超大容量、超長距離傳輸技術波分復用技術極大地提高了光纖傳輸系統的傳輸容量,在未來跨海光傳輸系統中有廣闊的應用前景。近年來波分復用系統發展迅猛,目前1.6Tbit/的WDM系統已經大量商用,同時全光傳輸距離也在大幅擴展。提高傳輸容量的另一種途徑是采用光時分復用(OTDM)技術,與WDM通過增加單根光纖中傳輸的信道數來提高其傳輸容量不同,OTDM技術是通過提高單信道速率來提高傳輸容量,其實現的單信道最高速率達640Gbit/s。
僅靠OTDM和WDM來提高光通信系統的容量畢竟有限,可以把多個OTDM信號進行波分復用,從而大幅提高傳輸容量。偏振復用(PDM)技術可以明顯減弱相鄰信道的相互作用。由于歸零(RZ)編碼信號在超高速通信系統中占空較小,降低了對色散管理分布的要求,且RZ編碼方式對光纖的非線性和偏振模色散(PMD)的適應能力較強,因此現在的超大容量WDM/OTDM通信系統基本上都采用RZ編碼傳輸方式。WDM/OTDM混合傳輸系統需要解決的關鍵技術基本上都包括在OTDM和WDM通信系統的關鍵技術中。
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1光纖通信技術發展的現狀
(1)波分復用技術。波分復用技術可以充分利用單模光纖低損耗區帶來的巨大帶寬資源。根據每一信道光波的頻率(或波長)不同,將光纖的低損耗窗口劃分成若干個信道,把光波作為信號的載波,在發送端采用波分復用器(合波器),將不同規定波長的信號光載波合并起來送入一根光纖進行傳輸。在接收端,再由一波分復用器(分波器)將這些不同波長承載不同信號的光載波分開。由于不同波長的光載波信號可以看作互相獨立(不考慮光纖非線性時),從而在一根光纖中可實現多路光信號的復用傳輸。
(2)光纖接入技術。光纖接入網是信息高速公路的“最后一公里”。實現信息傳輸的高速化,滿足大眾的需求,不僅要有寬帶的主干傳輸網絡,用戶接入部分更是關鍵,光纖接入網是高速信息流進千家萬戶的關鍵技術。在光纖寬帶接入中,由于光纖到達位置的不同,有fttb、fttc、fttcab和ftth等不同的應用,統稱fttx。ftth(光纖到戶)是光纖寬帶接入的最終方式,它提供全光的接入,因此,可以充分利用光纖的寬帶特性,為用戶提供所需要的不受限制的帶寬,充分滿足寬帶接入的需求。
2光纖通信技術的應用
光纖比其他材質的通信材料有著更大的優勢,因此在各行各業都得到了廣泛的應用,在很多領域,光纖通信技術也得到了極大的提高。
2.1應用于廣播電視行業
光纖技術有很多優點,它傳輸速度快、有較強的抗干擾能力,光纖較細,體積小、占用空間少,頻帶寬、傳輸和鋪設也非常方便,這些優點使得它對信號的質量不會產生影響,也容易受到干擾,傳輸速度也非???,因此可以在廣播電視網中發揮作用。光纖已經成為廣播電視行業的主要傳輸信號的介質,廣播電視領域已經形成了機遇光纖網絡的電視網。光纖可以傳導出高質量的音頻、視頻,非常適合在數字化的節目制作網絡中應用,因此現在城市中主要就是應用光纖進行傳輸。另外,廣播電視網絡是建立在光網絡基礎上的,所使用的光纜的傳輸質量和傳輸效果都非常好,從而確保信號能夠可靠地進行傳輸。
2.2應用于電力通信
目前我國很多地區的電力系統都在使用或者正在建設專用的電力通信網絡,主干線和接入網等網絡已經基本實現了向光纖轉變的工作?,F在我國已經大規模應用光纖通信網來進行電力傳輸了,而且發展得都比較完善,光纖已經廣泛地應用于數據、寬帶、語音、電力生產等業務。光纖通信對電力系統的正常、安全運行有重要作用。
2.3應用于軍事
信息化的戰爭使得信息技術廣泛應用于軍事裝備,所以世界各國都在大力將光纖技術應用于軍事準備。光纖通信有極大的容量,且可以防止信息被竊聽,因此非常適合應用于保密要求極高的軍事通信領域。光纖有著很強的抗干擾性,因此對敵方的破壞有很大的抵抗作用。光纖的寬帶較寬,同一條光纜可以傳輸多路數據,用最少的光纜數量可以傳輸最多的數據,非常適合應用于軍事中的戰術、局部和空中等通訊系統。
2.4應用于電信干線的傳輸網絡建設
目前光纖通信技術已經廣泛應用于通信事業,光纖通信網絡的建成已經能夠滿足不同復雜的通信要求,光纖技術在我國電信干線中傳輸網絡建設中已經得到了廣泛應用,促進了我國經濟建設的發展。
3光纖通信技術的發展展望
在政府的大力支持下,我國的通信行業已經有了長足的發展,但是面對著世界電信市場的快速發展形勢,光纖通信技術還要尋求更加廣闊的發展局面。
3.1大力發展光接入網通信技術
現在我國大部分的網線還是傳統的雙絞線,比較落后,但是隨著光接入技術的發展使網絡完全數字化、智能化、集成化。光纖技術要向光接入網絡通信技術發展,只有這樣才能降低光纖的維護費用,減少故障的發生。同時,新設備的開發可以促進信號覆蓋范圍的擴大,使節點數減少。由此可見,今后要大力發展光纖的優勢,促進光網絡的建立。
3.2大力應用新生光纖促進光纖通信技術的優化
現在網絡用戶大都使用城域網和干線網,由于用戶的需要不同,已經有新一代的光纖應運而生,即全波光纖等,雖然我國通信技術已經有了很大發展,但是我們依舊要堅持前進。要想實現更大的發展,就必須重視新材質的應用,對新生光纖深入研究。傳統的光纖難以滿足用戶對闡述的高速度、長距離的要求,因此必須加強對新型光纖的開發,使其成為新一代網絡建設的基礎?,F在已經出現了g.655光纖和全波光纖等新型光纖,他們能夠適應網絡傳輸的不同需要,幫助通信行業實現更高的發展目標,不斷推進通信行業的發展,不斷滿足人們的需求。
3.3光纖系統的超高速趨勢
國內外的通信行業都有一種現狀,那就是網絡傳輸的速度難以滿足網絡容量的要求。各行各業的用戶都對網絡的傳輸速度提出了更高的要求,要想滿足他們的要求,就要擴大網絡的容量。傳統的光纖通信采用tdm方式,傳輸速率提高,傳輸成本就會下降?,F在傳播速率已經由二十年前的45mbps上漲到10gpbs,上漲了兩千多倍,所以,今后光纖行業的發展必須注重傳輸速度的提高,從而增加傳輸量,方便寬帶和多媒體業務的發展。
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關鍵詞:光纖通信技術特點發展趨勢光纖鏈路現場測試
一、光纖通信技術
光纖通信是利用光作為信息載體、以光纖作為傳輸的通信方式。可以把光纖通信看成是以光導纖維為傳輸媒介的“有線”光通信。光纖由內芯和包層組成,內芯一般為幾十微米或幾微米,比一根頭發絲還細;外面層稱為包層,包層的作用就是保護光纖。實際上光纖通信系統使用的不是單根的光纖,而是許多光纖聚集在一起的組成的光纜。由于玻璃材料是制作光纖的主要材料,它是電氣絕緣體,因而不需要擔心接地回路;光波在光纖中傳輸,不會發生信息傳播中的信息泄露現象;光纖很細,占用的體積小,這就解決了實施的空間問題。
二、光纖通信技術的特點
2.1頻帶極寬,通信容量大。光纖的傳輸帶寬比銅線或電纜大得多。對于單波長光纖通信系統,由于終端設備的限制往往發揮不出帶寬大的優勢。因此需要技術來增加傳輸的容量,密集波分復用技術就能解決這個問題。
2.2損耗低,中繼距離長。目前,商品石英光纖和其它傳輸介質相比的損耗是最低的;如果將來使用非石英極低損耗傳輸介質,理論上傳輸的損耗還可以降到更低的水平。這就表明通過光纖通信系統可以減少系統的施工成本,帶來更好的經濟效益。
2.3抗電磁干擾能力強。石英有很強的抗腐蝕性,而且絕緣性好。而且它還有一個重要的特性就是抗電磁干擾的能力很強,它不受外部環境的影響,也不受人為架設的電纜等干擾。這一點對于在強電領域的通訊應用特別有用,而且在軍事上也大有用處。
2.4無串音干擾,保密性好。在電波傳輸的過程中,電磁波的傳播容易泄露,保密性差。而光波在光纖中傳播,不會發生串擾的現象,保密性強。除以上特點之外,還有光纖徑細、重量輕、柔軟、易于鋪設;光纖的原材料資源豐富,成本低;溫度穩定性好、壽命長。正是因為光纖的這些優點,光纖的應用范圍越來越廣。
三、不斷發展的光纖通信技術
3.1SDH系統光通信從一開始就是為傳送基于電路交換的信息的,所以客戶信號一般是TDM的連續碼流,如PDH、SDH等。伴隨著科技的進步,特別是計算機網絡技術的發展,傳輸數據也越來越大。分組信號與連續碼流的特點完全不同,它具有不確定性,因此傳送這種信號,是光通信技術需要解決的難題。而且兩種傳送設備也是有很大區別的。
3.2不斷增加的信道容量光通信系統能從PDH發展到SDH,從155Mb/s發展到lOGb/s,近來,4OGB/s已實現商品化。專家們在研究更大容量的,如160Gb/s(單波道)系統已經試驗成功,目前還在為其制定相應的標準。此外,科學家還在研究系統容量更大的通訊技術。
3.3光纖傳輸距離從宏觀上說,光纖的傳輸距離是越遠越好,因此研究光纖的研究人員們,一直在這方面努力。在光纖放大器投入使用后,不斷有對光纖傳輸距離的突破,為增大無再生中繼距離創造了條件。
3.4向城域網發展光傳輸目前正從骨干網向城域網發展,光傳輸逐漸靠近業務節點。而人們通常認為光傳輸作為一種傳輸信息的手段還不適應城域網。作為業務節點,既接近用戶,又能保證信息的安全傳輸,而用戶還希望光傳輸能帶來更多的便利服務。
3.5互聯網發展需求與下一代全光網絡發展趨勢近年來,互聯網業發展迅速,IP業務也隨之火爆。研究表明,隨著IP業的迅速發展,通信業將面臨“洗牌”,并孕育著新技術的出現。隨著軟件控制的進一步開發和發展,現代的光通信正逐步向智能化發展,它能靈活的讓營運者自由的管理光傳輸。而且還會有更多的相關應用應運而生,為人們的使用帶來更多的方便。
綜上所述,以高速光傳輸技術、寬帶光接入技術、節點光交換技術、智能光聯網技術為核心,并面向IP互聯網應用的光波技術是目前光纖傳輸的研究熱點,而在以后,科學家還會繼續對這一領域的研究和開發。從未來的應用來看,光網絡將向著服務多元化和資源配置的方向發展,為了滿足客戶的需求,光纖通信的發展不僅要突破距離的限制,更要向智能化邁進。
四、光纖鏈路的現場測試
4.1現場測試的目的對光纖安裝現場測試是光纖鏈路安裝的必須措施,是保證電纜支持網絡協議的重要方式。它的目的在于檢測光纖連接的質量是否符合標準,并且減少故障因素。
4.2現場測試標準目前光纖鏈路現場測試標準分為兩大類:光纖系統標準和應用系統標準。①光纖系統標準:光纖系統標準是獨立于應用的光纖鏈路現場測試標準。對于不同的光纖系統,它的標準也不同。目前大多數的光纖鏈路現場檢測應用的就是這個標準。②光纖應用系統標準:光纖應用系統標準是基于安裝光纖的特定應用的光纖鏈路現場測試標準。這種測試的標準是固定的,不會因為光纖系統的不同而改變。
4.3光纖鏈路現場測試光纖通信應用的是光傳輸,它不會受到磁場等外界因素的干擾,所以對它的測試不同于對普通的銅線電纜的測試。在光纖的測試中,雖然光纖的種類很多,但它們的測試參數都是基本一致的。在光纖鏈路現場測試中,主要是對光纖的光學特性和傳輸特性進行測試。光纖的光學特性和傳輸特性對光纖通信系統對光纖的傳輸質量有重大的影響。但由于光纖的特性不受安裝的影響,因此在安裝時不需測試,而是由生產商在生產時進行測試。
4.4現場測試工具①光源:目前的光源主要有LED(發光二極管)光源和激光光源兩種。②光功率計:光功率計是測量光纖上傳送的信號強度的設備,用于測量絕對光功率或通過一段光纖的光功率相對損耗。在光纖系統中,測量光功率是最基本的。光功率計的原理非常像電子學中的萬用表,只不過萬用表測量的是電子,而光功率計測量的是光。通過測量發射端機或光網絡的絕對功率,一臺光功率計就能夠評價光端設備的性能。用光功率計與穩定光源組合使用,組成光損失測試器,則能夠測量連接損耗、檢驗連續性,并幫助評估光纖鏈路傳輸質量。③光時域反射計:OTDR根據光的后向散射原理制作,利用光在光纖中傳播時產生的后向散射光來獲取衰減的信息,可用于測量光纖衰減、接頭損耗、光纖故障點定位以及了解光纖沿長度的損耗分布情況等。從某種意義上來說,光時域反射計(OTDR)的作用類似于在電纜測試中使用的時域反射計(TDR),只不過TDR測量的是由阻抗引起的信號反射,而OTDR測量的則是由光子的反向散射引起的信號反射。反向散射是對所有光纖都有影響的一種現象,是由于光子在光纖中發生反射所引起的。
雖然目前光通信的容量已經非常大,但仍有大量應用能力閑置,伴隨著社會經濟和科學技術的進一步發展,對信息的需求也會隨之增加,并會超過現在的網絡承載能力,因此我們必須進一步努力研究更加先進的光傳輸手段。因此,在經濟社會發展的推動下,光通信一定會有更加長久的發展。
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