發(fā)布時(shí)間：2022-04-25 07:13:46
序言：寫作是分享個人見解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的光纖通信技術(shù)論文樣本，期待這些樣本能夠?yàn)槟峁┴S富的參考和啟發(fā)，請盡情閱讀。
筆者認(rèn)為,光纖通信技術(shù)尚有很大的發(fā)展空間,今后會有很大的需求和市場。主要是:光纖到家庭FTTH、光交換和集成光電子器件方面會有較大的發(fā)展。在此主要討論光纖通信的發(fā)展趨勢和市場。
光纖通信的發(fā)展趨勢
1、光纖到家庭(FTTH)的發(fā)展
FTTH可向用戶提供極豐富的帶寬,所以一直被認(rèn)為是理想的接入方式,對于實(shí)現(xiàn)信息社會有重要作用,還需要大規(guī)模推廣和建設(shè)。FTTH所需要的光纖可能是現(xiàn)有已敷光纖的2～3倍。過去由于FTTH成本高,缺少寬帶視頻業(yè)務(wù)和寬帶內(nèi)容等原因,使FTTH還未能提到日程上來,只有少量的試驗(yàn)。近來,由于光電子器件的進(jìn)步,光收發(fā)模塊和光纖的價(jià)格大大降低;加上寬帶內(nèi)容有所緩解,都加速了FTTH的實(shí)用化進(jìn)程。
發(fā)達(dá)國家對FTTH的看法不完全相同:美國AT&T認(rèn)為FTTH市場較小,在0F62003宣稱:FTTH在20-50年后才有市場。美國運(yùn)行商Verizon和Sprint比較積極,要在10—12年內(nèi)采用FTTH改造網(wǎng)絡(luò)。日本NTT發(fā)展FTTH最早,現(xiàn)在已經(jīng)有近200萬用戶。目前中國FTTH處于試點(diǎn)階段。
FTTH[遇到的挑戰(zhàn):現(xiàn)在廣泛采用的ADSL技術(shù)提供寬帶業(yè)務(wù)尚有一定優(yōu)勢。與FTTH相比:①價(jià)格便宜②利用原有銅線網(wǎng)使工程建設(shè)簡單③對于目前1Mbps—500kbps影視節(jié)目的傳輸可滿足需求。FTTH目前大量推廣受制約。
對于不久的將來要發(fā)展的寬帶業(yè)務(wù),如:網(wǎng)上教育,網(wǎng)上辦公,會議電視,網(wǎng)上游戲,遠(yuǎn)程診療等雙向業(yè)務(wù)和HDTV高清數(shù)字電視,上下行傳輸不對稱的業(yè)務(wù),AD8L就難以滿足。尤其是HDTV,經(jīng)過壓縮,目前其傳輸速率尚需19.2Mbps。正在用H.264技術(shù)開發(fā),可壓縮到5～6Mbps。通常認(rèn)為對QOS有所保證的ADSL的最高傳輸速串是2Mbps,仍難以傳輸HDTV?？梢哉J(rèn)為HDTV是FTTH的主要推動力。即HDTV業(yè)務(wù)到來時(shí),非FTTH不可。
FTTH的解決方案:通常有P2P點(diǎn)對點(diǎn)和PON無源光網(wǎng)絡(luò)兩大類。
F2P方案一一優(yōu)點(diǎn):各用戶獨(dú)立傳輸,互不影響,體制變動靈活;可以采用廉價(jià)的低速光電子模塊;傳輸距離長。缺點(diǎn):為了減少用戶直接到局的光纖和管道,需要在用戶區(qū)安置1個匯總用戶的有源節(jié)點(diǎn)。
PON方案——優(yōu)點(diǎn):無源網(wǎng)絡(luò)維護(hù)簡單;原則上可以節(jié)省光電子器件和光纖。缺點(diǎn):需要采用昂貴的高速光電子模塊;需要采用區(qū)分用戶距離不同的電子模塊,以避免各用戶上行信號互相沖突;傳輸距離受PON分比而縮短;各用戶的下行帶寬互相占用,如果用戶帶寬得不到保證時(shí),不單是要網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容,還需要更換PON和更換用戶模塊來解決。(按照目前市場價(jià)格,PEP比PON經(jīng)濟(jì))。
PON有多種,一般有如下幾種:(1)APON:即ATM-PON,適合ATM交換網(wǎng)絡(luò)。(2)BPON:即寬帶的PON。(3)OPON:采用通用幀處理的OFP-PON。(4)EPON:采用以太網(wǎng)技術(shù)的PON,0EPON是千兆畢以太網(wǎng)的PON。(5)WDM-PON:采用波分復(fù)用來區(qū)分用戶的PON,由于用戶與波長有關(guān),使維護(hù)不便,在FTTH中很少采用。
發(fā)達(dá)國家發(fā)展FTTH的計(jì)劃和技術(shù)方案,根據(jù)各國具體情況有所不同。美國主要采用A-PON,因?yàn)锳TM交換在美國應(yīng)用廣泛。日本NTT有一個B-FLETts計(jì)劃,采用P2P-MC、B-PON、G-EPON、SCM-PON等多種技術(shù)。SCM-PON:是采用副載波調(diào)制作為多信道復(fù)用的PON。
中國ATM使用遠(yuǎn)比STM的SDH少,一般不考慮APON。我們可以考慮的是P2P、GPON和EPON。P2P方案的優(yōu)缺點(diǎn)前面已經(jīng)說過,目前比較經(jīng)濟(jì),使用靈活,傳輸距離遠(yuǎn)等;宜采用。而比較GPON和EPON,各有利弊。GPON:采用GFP技術(shù)網(wǎng)絡(luò)效率高;可以有電話,適合SDH網(wǎng)絡(luò),與IP結(jié)合沒有EPON好,但目前GPON技術(shù)不很成熟。EPON:與IP結(jié)合好,可用戶電話,如用電話需要借助lAD技術(shù)。目前,中國的FTTH試點(diǎn)采用EPON比較多。FTTH技術(shù)方案的采用,還需要根據(jù)用戶的具體情況不同而不同。
近來,無線接入技術(shù)發(fā)展迅速?？捎米鱓LAN的IEEE802.11g協(xié)議,傳輸帶寬可達(dá)54Mbps,覆蓋范圍達(dá)100米以上,目前已可商用。如果采用無線接入WLAN作用戶的數(shù)據(jù)傳輸,包括:上下行數(shù)據(jù)和點(diǎn)播電視VOD的上行數(shù)據(jù),對于一般用戶其上行不大,IEEES02.11g是可以滿足的。而采用光纖的FTTH主要是解決HDTV寬帶視頻的下行傳輸,當(dāng)然在需要時(shí)也可包含一些下行數(shù)據(jù)。這就形成“光纖到家庭+無線接入”(FTTH+無線接入)的家庭網(wǎng)絡(luò)。這種家庭網(wǎng)絡(luò),如果采用PON,就特別簡單,因?yàn)榇薖ON無上行信號,就不需要測距的電子模塊,成本大大降低,維護(hù)簡單。如果,所屬PON的用戶群體,被無線城域網(wǎng)WiMAX(1EEE802.16)覆蓋而可利用,那么可不必建設(shè)專用的WLAN。接入網(wǎng)采用無線是趨勢,但無線接入網(wǎng)仍需要密布于用戶臨近的光纖網(wǎng)來支撐,與FTTH相差無幾。FTTH+無線接入是未來的發(fā)展趨勢。
2、光交換的發(fā)展什么是通信?
實(shí)際上可表示為:通信輸+交換。
光纖只是解決傳輸問題,還需要解決光的交換問題。過去,通信網(wǎng)都是由金屬線纜構(gòu)成的,傳輸?shù)氖请娮有盘?交換是采用電子交換機(jī)?，F(xiàn)在,通信網(wǎng)除了用戶末端一小段外,都是光纖,傳輸?shù)氖枪庑盘枴：侠淼姆椒☉?yīng)該采用光交換。但目前,由于目前光開關(guān)器件不成熟,只能采用的是“光-電-光”方式來解決光網(wǎng)的交換,即把光信號變成電信號,用電子交換后,再變還光信號。顯然是不合理的辦法,是效串不高和不經(jīng)濟(jì)的。正在開發(fā)大容量的光開關(guān),以實(shí)現(xiàn)光交換網(wǎng)絡(luò),特別是所謂ASON-自動交換光網(wǎng)絡(luò)。
通常在光網(wǎng)里傳輸?shù)男畔?一般速度都是xGbps的,電子開關(guān)不能勝任。一般要在低次群中實(shí)現(xiàn)電子交換。而光交換可實(shí)現(xiàn)高速XGbDs的交換。當(dāng)然,也不是說,一切都要用光交換,特別是低速,顆粒小的信號的交換,應(yīng)采用成熟的電子交換,沒有必要采用不成熟的
大容量的光交換。當(dāng)前,在數(shù)據(jù)網(wǎng)中,信號以“包”的形式出現(xiàn),采用所謂“包交換”。包的顆粒比較小,可采用電子交換。然而,在大量同方向的包匯總后,數(shù)量很大時(shí),就應(yīng)該采用容量大的光交換。目前,少通道大容量的光交換已有實(shí)用。如用于保護(hù)、下路和小量通路調(diào)度等。一般采用機(jī)械光開關(guān)、熱光開關(guān)來實(shí)現(xiàn)。目前,由于這些光開關(guān)的體積、功耗和集成度的限制,通路數(shù)一般在8—16個。
電子交換一般有“空分”和“時(shí)分”方式。在光交換中有“空分”、“時(shí)分”和“波長交換”。光纖通信很少采用光時(shí)分交換。
光空分交換:一般采用光開關(guān)可以把光信號從某一光纖轉(zhuǎn)到另一光纖?？辗值墓忾_關(guān)有機(jī)械的、半導(dǎo)體的和熱光開關(guān)等。近來,采用集成技術(shù),開發(fā)出MEM微電機(jī)光開關(guān),其體積小到mm。已開發(fā)出1296x1296MEM光交換機(jī)(Lucent),屬于試驗(yàn)性質(zhì)的。
光波長交換:是對各交換對象賦于1個特定的波長。于是,發(fā)送某1特定波長就可對某特定對象通信。實(shí)現(xiàn)光波長交換的關(guān)鍵是需要開發(fā)實(shí)用化的可變波長的光源,光濾波器和集成的低功耗的可靠的光開關(guān)陣列等。已開發(fā)出640x640半導(dǎo)體光開關(guān)+AWG的空分與波長的相結(jié)合的交叉連接試驗(yàn)系統(tǒng)(corning)。采用光空分和光波分可構(gòu)成非常靈活的光交換網(wǎng)。日本NTT在Chitose市進(jìn)行了采用波長路由交換的現(xiàn)場試驗(yàn),半徑5公里,共有43個終端節(jié),(試用5個節(jié)點(diǎn)),速率為2.5Gbps。
自動交換的光網(wǎng),稱為ASON,是進(jìn)一步發(fā)展的方向。
3、集成光電子器件的發(fā)展
如同電子器件那樣,光電子器件也要走向集成化。雖然不是所有的光電子器件都要集成,但會有相當(dāng)?shù)囊徊糠质切枰沂强梢约傻?。目前正在發(fā)展的PLC-平面光波導(dǎo)線路,如同一塊印刷電路板,可以把光電子器件組裝于其上,也可以直接集成為一個光電子器件。要實(shí)現(xiàn)FTTH也好,ASON也好,都需要有新的、體積小的和廉價(jià)的和集成的光電子器件。
日本NTT采用PLO技術(shù)研制出16x16熱光開關(guān);1x128熱光開關(guān)陣列;用集成和混合集成工藝把32通路的AWG+可變光衰減器+光功率監(jiān)測集成在一起;8波長每波速串為80Gbps的WDM的復(fù)用和去復(fù)用分別集成在1塊芯片上,尺寸僅15x7mm,如圖1。NTT采用以上集成器件構(gòu)成32通路的OADM。其中有些已經(jīng)商用。近幾年,集成光電子器件有比較大的改進(jìn)。
中國的集成光電子器件也有一定進(jìn)展。集成的小通道光開關(guān)和屬于PLO技術(shù)的AWG有所突破。但與發(fā)達(dá)國家尚有較大差距。如果我們不迎頭趕上,就會重復(fù)如同微電子落后的被動局面。
光纖通信的市場
眾所周知,2000年IT行業(yè)泡沫,使光纖通信產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)規(guī)模爆炸性地發(fā)展,產(chǎn)品生產(chǎn)過剩。無論是光傳輸設(shè)備,光電子器件和光纖的價(jià)格都狂跌。特別是光纖,每公里泡沫時(shí)期價(jià)格為羊1200,現(xiàn)在價(jià)格Y100左右1公里,比銅線還便宜。光纖通信的市場何時(shí)能恢復(fù)?
根據(jù)RHK的對北美通信產(chǎn)業(yè)投入的統(tǒng)計(jì)和預(yù)測,如圖2.在2002年是最低谷,相當(dāng)于倒退4年。現(xiàn)在有所回升,但還不能恢復(fù)。按此推測,在2007-2008年才能復(fù)元。光纖通信的市場也隨IT市場好轉(zhuǎn)。這些好轉(zhuǎn),在相當(dāng)大的程度是由FTTH和寬帶數(shù)字電視所帶動的。
在應(yīng)用過程中，按照用途將光纖進(jìn)行分類，可分為傳感光纖和通信用光纖；按照制作工藝分類，可分為材料組成類、制造工藝類和光學(xué)特性類；按照傳輸介質(zhì)分類，可分為專用和通用兩種，并且，功能器件光纖可以應(yīng)用于放大光波、分頻、整形和光振蕩等方面，從而以不同形態(tài)呈現(xiàn)在人們眼前。根據(jù)光纖通信的應(yīng)用情況可知，光纖通信的基本構(gòu)成結(jié)構(gòu)包括光源、光纖和光檢測器三部分，具有如下幾個特點(diǎn)：
（1）信號干擾小、保密性強(qiáng)。
（2）通信容量超大，可完成遠(yuǎn)距離傳輸。一般一根光纖的帶寬在20THz以上，在沒有中繼傳輸?shù)那闆r下，可傳輸?shù)綆资镆陨稀?/p>
（3）重量較輕、細(xì)徑較細(xì)，一般制作材料是石英，大大降低了有色金屬的耗損，使資源得到合理利用。
（4）不受外界因素影響，在任何情況下可使用，具有較長使用壽命。
（5）較強(qiáng)抗電磁干擾能力和絕緣性能，因此，信息傳輸質(zhì)量非常好。
（6）沒有輻射，不容易被竊聽，提高信息傳輸?shù)陌踩浴?/p>
（7）環(huán)繞性好、抗腐蝕能力強(qiáng)，在使用過程中，不會出現(xiàn)火花，減少安全事故。
2光纖通信技術(shù)在電力通信中的應(yīng)用
在電力通信中，電力特種光纖包括OPGW(光纖復(fù)合地線)、MASS(金屬自承光纜)、OPPC(光纖復(fù)合相線)、ADL(相/地捆綁光纜)、ADSS(全介質(zhì)自承光纜)和GWWOP(相/地線纏繞光纜)等六種，而我國應(yīng)用較多的電力特種光纜是ADSS和OPGW兩種，大大提高了電力通信的工作效率，使電能損耗得到大量減少。
2.1ADSS(全介質(zhì)自承光纜)
根據(jù)我國電力通信的發(fā)展來看，ADSS(全介質(zhì)自承光纜)在35KV、110KV、220KV的電壓等級輸電線路上得到了廣泛應(yīng)用，尤其是目前已建成的線路上使用范圍非常廣，使電力部門利用高壓輸電線桿塔建設(shè)通信網(wǎng)絡(luò)變得更加方便和快捷，大大減低工作人員的工作量和建設(shè)成本。在進(jìn)行光纜設(shè)計(jì)時(shí)，對溫差、風(fēng)速和氣候等外界因素進(jìn)行了充分考慮，因此，ADSS(全介質(zhì)自承光纜)具有很強(qiáng)的抗震動性、抗沖擊性，可以隨意彎折和抗老化性，并且，成本較低、安裝非常方便、易攜帶，給桿塔帶來的負(fù)載非常小。由于ADSS(全介質(zhì)自承光纜)具有光纖傳輸性能強(qiáng)、環(huán)境性能好和光纜機(jī)械性能卓越等特點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用過程中，可以與高雅電力傳輸線架設(shè)在同一根電桿上，因此，成為了電力系統(tǒng)中最完美的電網(wǎng)通信傳輸介質(zhì)，確保了電網(wǎng)通信的信號質(zhì)量，使光纜傳輸效果得到大大提高。我國現(xiàn)代化建設(shè)中，ADSS(全介質(zhì)自承光纜)在山區(qū)、跨度較大區(qū)域和雷電集中區(qū)等地方的線纜架空敷設(shè)中非常適用，在滿足了電力部門自身的通信要求的同時(shí)，為通信業(yè)務(wù)不斷發(fā)展和開展新業(yè)務(wù)提供新的途徑。
2.2OPGW(光纖復(fù)合地線)
在電力通信中，OPGW(光纖復(fù)合地線)是電路傳輸線路的地形中含有供通信用的光纖單元，由此可見，架空地線中含有光纖，OPGW(光纖復(fù)合地線)是架空地線和光纜的復(fù)合體。由于OPGW(光纖復(fù)合地線)的一次性投入較大，在新建線路或舊線路更換時(shí)會選擇使用，具有可靠性高和不需要維護(hù)的特點(diǎn)。在實(shí)際應(yīng)用過程中，OPGW(光纖復(fù)合地線)擁有兩種功能：一是，與復(fù)合在地線中的光纖一起完成信息傳輸，二是作為輸電線路的防雷線，可以對輸電導(dǎo)線起到屏蔽保護(hù)的作用。一般情況下，OPGW(光纖復(fù)合地線)有鋁管型、鋼管型和鋁骨架型三種，具有光學(xué)性能、電氣性能和機(jī)械性能，可以應(yīng)用于具有架空接地線的輸配電線路中，從而使光纖的可靠性和安全性得到大大提高，使我國輸電容量得到機(jī)一部提高。在新建線路的應(yīng)用中，OPGW(光纖復(fù)合地線)不需要增加建設(shè)成本，在舊線路更換中，只需要將原來的地線更換掉就可以了，并且不需要對桿塔進(jìn)行加固或重新設(shè)計(jì)等，從而大大減少工作人員的工作量。另外，OPGW(光纖復(fù)合地線)的安裝非常方便，不需要特殊的工具，成為我國電力事業(yè)未來發(fā)展的重要研究方向。
3結(jié)束語
1.1光纖通信系統(tǒng)概述光纖通信系統(tǒng)以光纖為傳輸介質(zhì)，主要由數(shù)據(jù)源、光發(fā)送端、光學(xué)信道、光接收機(jī)等。其中，數(shù)據(jù)源中包括所有數(shù)據(jù)、語音業(yè)務(wù)經(jīng)過信道編碼形成的信號；光發(fā)送機(jī)將信號變成適合在光學(xué)信道上傳輸?shù)墓庑盘枺闹刑崛⌒畔?，轉(zhuǎn)換成電信號，最后得到相應(yīng)的語音、數(shù)據(jù)等信息。如圖2所示為光纖通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。1970年，美國康寧公司研發(fā)出世界上首根套層光纖，其損耗率為20db/km，它使得光纖通信成為可能。1975年，貝爾實(shí)驗(yàn)室開展世界上第一次光纖點(diǎn)到點(diǎn)的通信試驗(yàn)。1977年，貝爾實(shí)驗(yàn)室和日本電報(bào)電話公司同時(shí)研制成功壽命在10年左右的半導(dǎo)體激光器，使得光纖通信步入實(shí)用化階段。同年，美國興建起世界首個光纖通信系統(tǒng)，傳輸速率為45MB/s，通信窗口為850nm。經(jīng)過三四十年的發(fā)展，光纖通信有了巨大進(jìn)步和革新，尤其是在上世紀(jì)90年代，光纖通信系統(tǒng)迎來其發(fā)展高峰期，大量的技術(shù)和設(shè)備被研發(fā)出來，解決了線路中的電子瓶頸，通信窗口也迅速移到1550nm。到今天，光波分復(fù)用技術(shù)的發(fā)明又為光纖通信系統(tǒng)帶來新的發(fā)展面貌。
1.2在光纖通信系統(tǒng)中的應(yīng)用第一，在接入網(wǎng)中的應(yīng)用。光纖接入網(wǎng)的接入方式可分為無源接入和有源接入兩種，其中，無源光網(wǎng)絡(luò)是一種非常優(yōu)質(zhì)的接入方式，具有低成本、光纖少、中心局終端少、雷電影響小、電磁干擾少等優(yōu)點(diǎn)，后期的運(yùn)營維護(hù)成本也較少，其擴(kuò)展性強(qiáng)，能隨著技術(shù)的發(fā)展而升級改造。帶寬大、傳輸距離可達(dá)20km。正是由于諸多的優(yōu)點(diǎn)無源光網(wǎng)絡(luò)接入方式成為光纖接入網(wǎng)的首選接入方式，其中，上行接入技術(shù)乃技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)和難點(diǎn)，不能采用以往的以太網(wǎng)CSMA/CD媒體接入控制方式進(jìn)行上行接入，可以將光波分復(fù)用技術(shù)應(yīng)用到其中，進(jìn)行上行接入?；诠獠ǚ謴?fù)用技術(shù)的波分多址上行接入方式以波長為用戶端ONU的標(biāo)識，實(shí)現(xiàn)上行接入，具有較大的帶寬，能充分利用光纖的大帶寬，實(shí)現(xiàn)對稱寬帶接入。同時(shí)，該種接入方式還能有效解決ONU測距、快速比特同步等困難，在網(wǎng)絡(luò)管理和系統(tǒng)升級方面具有顯著優(yōu)勢。隨著光波分復(fù)用技術(shù)的發(fā)展，光波分復(fù)用器材價(jià)格越來越低，性能越來越優(yōu)，這有效推動了無源光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。第二，在城域網(wǎng)建設(shè)中的應(yīng)用。傳統(tǒng)電信城域網(wǎng)無法適應(yīng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)突變性特點(diǎn)，承載多業(yè)務(wù)的帶寬效率低。因此，當(dāng)前城域網(wǎng)發(fā)展的目標(biāo)為面向數(shù)據(jù)和多媒體業(yè)務(wù)應(yīng)用的IP優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)?；贗P和光波分復(fù)用技術(shù)建設(shè)的城域網(wǎng)成為新型城域網(wǎng)的主要方案，其采用IPoverWDM傳輸技術(shù)，就是使IP數(shù)據(jù)包直接在光路上跑，減少網(wǎng)絡(luò)層之間的冗余部分，該方法省去了中間的ATM層和SDH層，傳輸效率高、運(yùn)行成本低，用戶網(wǎng)絡(luò)費(fèi)用少，非常適合于城域網(wǎng)建設(shè)。從通信協(xié)議角度來講，該方案的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)層次為IP業(yè)務(wù)層和光網(wǎng)絡(luò)層，光網(wǎng)絡(luò)層又可以分成光網(wǎng)絡(luò)適配子層、光復(fù)用子層、光傳輸子層，其中，光復(fù)用子層為核心，它完成光復(fù)用協(xié)議的相關(guān)內(nèi)容，復(fù)用帶寬、保護(hù)線路、定位故障點(diǎn)。該方案有效應(yīng)用了光纖的巨大帶寬資源，提高帶寬和傳輸速率，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)格式、調(diào)制方式的透明化，實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)有通信網(wǎng)的兼容，支持網(wǎng)絡(luò)升級，具有極高的推廣性和生存性。同時(shí)，該方案也有一定缺點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)管理與其傳輸?shù)男盘柡途W(wǎng)管分離開來，只是點(diǎn)對點(diǎn)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)方式，沒有實(shí)現(xiàn)真正意義上的光網(wǎng)絡(luò)。在光纖通信系統(tǒng)中，若沒有應(yīng)用光波分復(fù)用技術(shù)，則需要多投入n-1根光纖，若光纖通信方式為多個用戶協(xié)同工作，則適用光波分復(fù)用技術(shù)能更好突出光波分復(fù)用技術(shù)的優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)單根光纖傳輸容量成幾倍乃至幾十倍的增長，更好利用現(xiàn)有的光纖帶寬資源。在遠(yuǎn)距離運(yùn)輸中，適用WDM技術(shù)有助于節(jié)省大量光纖，降低光纖通信系統(tǒng)的開發(fā)建設(shè)成本。WDM以波長路由代替?zhèn)鹘y(tǒng)電子信號路由，以解復(fù)用器代替光電轉(zhuǎn)換交換器，消除延遲轉(zhuǎn)發(fā)等瓶頸問題，保證傳輸?shù)耐该餍??？偠灾獠ǚ謴?fù)用技術(shù)在光纖通信系統(tǒng)中有廣闊的應(yīng)用空間，能帶來良好的應(yīng)用效果，值得大力推廣。
1.3光波分復(fù)用技術(shù)的發(fā)展趨勢隨著光波分復(fù)用技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，光纖通信朝著高速率、大傳輸容量方向發(fā)展，光纖通信對光波分復(fù)用技術(shù)提出更高要求，進(jìn)一步推動光波分復(fù)用技術(shù)的發(fā)展。作為一種對米元件依賴性強(qiáng)的技術(shù)，未來的WDM技術(shù)發(fā)展方向是研發(fā)出更多新的、性能更好的米元件，開發(fā)低價(jià)的小型集成光元件，如：放大器、光交叉連接器、光分插復(fù)用器、濾波器、信號調(diào)節(jié)器、光存儲器等。其實(shí)現(xiàn)互通性和標(biāo)準(zhǔn)化服務(wù)，還必須實(shí)現(xiàn)傳輸協(xié)議和網(wǎng)關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范化。伴隨著光纖通信系統(tǒng)的發(fā)展，以WDM為基礎(chǔ)的光網(wǎng)絡(luò)層將逐步實(shí)現(xiàn)全光網(wǎng)絡(luò)連接，實(shí)現(xiàn)用戶與光纖通信網(wǎng)絡(luò)的親密接觸，到時(shí)候，人們可以利用WDM技術(shù)實(shí)現(xiàn)可視電視、可視會議、遠(yuǎn)程技術(shù)等支援，進(jìn)行語音、數(shù)據(jù)、圖像等多媒體信息的傳輸、處理和交換。簡單來說，WDM技術(shù)的完善將推動廣電數(shù)字網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，用戶對廣電數(shù)字網(wǎng)絡(luò)的需求又成為WDM發(fā)展的巨大推動力。WDM技術(shù)第一次實(shí)現(xiàn)了電信號到光信號的轉(zhuǎn)換，它標(biāo)志著光通信時(shí)代的到來。當(dāng)前的研究重點(diǎn)是密集波分復(fù)用技術(shù)，其商用水平為320Gbit/s，也就是說，一對光纖可傳送400萬話路，商用系統(tǒng)的傳輸能力僅是單根光纖傳輸容量的百分之一。在光纖網(wǎng)絡(luò)中，F(xiàn)TTH解決的是光纖通信“最后一公里”的問題，日本、美國、韓國緊鑼密鼓的建設(shè)FTTH網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行大規(guī)模建設(shè)，將光波分復(fù)用就似乎應(yīng)用其中，發(fā)展成為今天的WDM-PON。在我國，F(xiàn)TTH網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)越來越多，且理論也較為完善，但卻還媒體一項(xiàng)技術(shù)被認(rèn)為是完善的技術(shù)，這個時(shí)候充分利用無源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)則是可行的一種選擇，推動光波分復(fù)用技術(shù)的發(fā)展，逐漸根據(jù)社會需求，采用WDM-PON方式建設(shè)FTTH網(wǎng)絡(luò)。
2結(jié)論
論文摘要：光纖通信不僅可以應(yīng)用在通信的主干線路中，還可以應(yīng)用在電力通信控制系統(tǒng)中，進(jìn)行工業(yè)監(jiān)測、控制，而且在軍事領(lǐng)域的用途也越來越為廣泛。本文探討了光纖通信技術(shù)的主要特征及應(yīng)用。
1.光纖通信技術(shù)
光纖通信是利用光作為信息載體、以光纖作為傳輸?shù)耐ㄐ欧绞?。在光纖通信系統(tǒng)中，作為載波的光波頻率比電波的頻率高得多，而作為傳輸介質(zhì)的光纖又比同軸電纜或?qū)Рü艿膿p耗低得多，所以說光纖通信的容量要比微波通信大幾十倍。光纖是用玻璃材料構(gòu)造的，它是電氣絕緣體，因而不需要擔(dān)心接地回路，光纖之間的串繞非常??；光波在光纖中傳輸，不會因?yàn)楣庑盘栃孤┒鴵?dān)心傳輸?shù)男畔⒈蝗烁`聽；光纖的芯很細(xì)，由多芯組成光纜的直徑也很小，所以用光纜作為傳輸信道，使傳輸系統(tǒng)所占空間小，解決了地下管道擁擠的問題。
光纖通信在技術(shù)功能構(gòu)成上主要分為：(1)信號的發(fā)射；(2)信號的合波；(3)信號的傳輸和放大；(4)信號的分離；(5)信號的接收。
2. 光纖通信技術(shù)的特點(diǎn)
(1) 頻帶極寬，通信容量大。光纖比銅線或電纜有大得多的傳輸帶寬，光纖通信系統(tǒng)的于光源的調(diào)制特性、調(diào)制方式和光纖的色散特性。對于單波長光纖通信系統(tǒng)，由于終端設(shè)備的電子瓶頸效應(yīng)而不能發(fā)揮光纖帶寬大的優(yōu)勢。通常采用各種復(fù)雜技術(shù)來增加傳輸?shù)娜萘?，特別是現(xiàn)在的密集波分復(fù)用技術(shù)極大地增加了光纖的傳輸容量。目前，單波長光纖通信系統(tǒng)的傳輸速率一般在2.5Gbps到1OGbps。
(2) 損耗低，中繼距離長。目前，商品石英光纖損耗可低于0～20dB/km，這樣的傳輸損耗比其它任何傳輸介質(zhì)的損耗都低；若將來采用非石英系統(tǒng)極低損耗光纖，其理論分析損耗可下降的更低。這意味著通過光纖通信系統(tǒng)可以跨越更大的無中繼距離；對于一個長途傳輸線路，由于中繼站數(shù)目的減少，系統(tǒng)成本和復(fù)雜性可大大降低。
(3) 抗電磁干擾能力強(qiáng)。光纖原材料是由石英制成的絕緣體材料，不易被腐蝕，而且絕緣性好。與之相聯(lián)系的一個重要特性是光波導(dǎo)對電磁干擾的免疫力，它不受自然界的雷電干擾、電離層的變化和太陽黑子活動的干擾，也不受人為釋放的電磁干擾，還可用它與高壓輸電線平行架設(shè)或與電力導(dǎo)體復(fù)合構(gòu)成復(fù)合光纜。這一點(diǎn)對于強(qiáng)電領(lǐng)域(如電力傳輸線路和電氣化鐵道)的通信系統(tǒng)特別有利。由于能免除電磁脈沖效應(yīng)，光纖傳輸系還特別適合于軍事應(yīng)用。
(4)無串音干擾，保密性好。在電波傳輸?shù)倪^程中，電磁波的泄漏會造成各傳輸通道的串?dāng)_，而容易被竊聽，保密性差。光波在光纖中傳輸，因?yàn)楣庑盘柋煌晟频叵拗圃诠獠▽?dǎo)結(jié)構(gòu)中，而任何泄漏的射線都被環(huán)繞光纖的不透明包皮所吸收，即使在轉(zhuǎn)彎處，漏出的光波也十分微弱，即使光纜內(nèi)光纖總數(shù)很多，相鄰信道也不會出現(xiàn)串音干擾，同時(shí)在光纜外面，也無法竊聽到光纖中傳輸?shù)男畔ⅰ?/p>
除以上特點(diǎn)之外，還有光纖徑細(xì)、重量輕、柔軟、易于鋪設(shè)；光纖的原材料資源豐富，成本低；溫度穩(wěn)定性好、壽命長。由于光纖通信具有以上的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，其不僅可以應(yīng)用在通信的主干線路中，還可以應(yīng)用在電力通信控制系統(tǒng)中，進(jìn)行工業(yè)監(jiān)測、控制，而且在軍事領(lǐng)域的用途也越來越為廣泛。
3. 光纖通信技術(shù)在有線電視網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用
20世紀(jì)90年代以來，我國光通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展極其迅速，特別是廣播電視網(wǎng)、電力通信網(wǎng)、電信干線傳輸網(wǎng)等的急速擴(kuò)展，促使光纖光纜用量劇增。廣電綜合信息網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大和系統(tǒng)復(fù)雜程度的增加，全網(wǎng)的管理和維護(hù)，設(shè)備的故障判定和排除就變得越來越困難?？梢圆捎?SDH ＋光纖或ATM＋光纖組成寬帶數(shù)字傳輸系統(tǒng)。該傳輸網(wǎng)可以采用帶有保護(hù)功能的環(huán)網(wǎng)傳輸系統(tǒng)，鏈路傳輸系統(tǒng)或者組成各種形式的復(fù)合網(wǎng)絡(luò)，可以滿足各種綜合信息傳輸。對于電視節(jié)目的廣播，采用的寬帶傳輸系統(tǒng)可以將主站到地方站的所需數(shù)字，通道設(shè)置成廣播方式，同樣的電視節(jié)目在各地都可以下載，也可以通過網(wǎng)絡(luò)管理平臺控制不同的站下載不同的電視節(jié)目。 轉(zhuǎn)貼于
有線電視網(wǎng)絡(luò)在全國各地已基本形成，在有線電視網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)有的基礎(chǔ)上，比較容易地實(shí)現(xiàn)寬帶多媒體傳輸網(wǎng)絡(luò)，因此在目前的情況下，不應(yīng)完全廢除現(xiàn)有的有線電視網(wǎng)，而用少量的投資來完善和改造它，滿足人們的目前需要。很多地區(qū)的 CATV已經(jīng)是光纖傳輸，到用戶端也是同軸電纜進(jìn)入千萬家。但是現(xiàn)在建設(shè)的CATV 大多是單向傳輸，上行信號不能在現(xiàn)有的有線電視網(wǎng)中傳送。可以通過電信網(wǎng) PSTN 中語音通道或數(shù)據(jù)通道形成上行信號的傳送，也可以通過語音接入系統(tǒng)來完成。將電話接到各用戶，這樣各用戶間即可以打電話，也可以利用廣電自己的綜合信息網(wǎng)中的寬帶傳輸系統(tǒng)構(gòu)成廣電網(wǎng)中自己的上行信號的傳送，組成了雙向應(yīng)用的Internet網(wǎng)。
現(xiàn)在光通信網(wǎng)絡(luò)的容量雖然已經(jīng)很大， 但還有許多應(yīng)用能力在閑置， 今后隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展， 作為經(jīng)濟(jì)發(fā)展先導(dǎo)的信息需求也必然不斷增長，一定會超過現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)能力， 推動通信網(wǎng)絡(luò)的繼續(xù)發(fā)展。因此， 光纖通信技術(shù)在應(yīng)用需求的推動下， 一定不斷會有新的發(fā)展。
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[論文摘要]光纖通信因其具有的損耗低、傳輸頻帶寬、容量大、體積小、重量輕、抗電磁干擾、不易串音等優(yōu)點(diǎn)，備受業(yè)內(nèi)人士青睞，發(fā)展非常迅速。目前，光纖光纜已經(jīng)進(jìn)入了有線通信的各個領(lǐng)域，包括郵電通信、廣播通信、電力通信和軍用通信等領(lǐng)域。綜述我國光纖通信研究現(xiàn)狀及其發(fā)展。
近年來，光纖通信技術(shù)得到了長足的發(fā)展，新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，這大幅提高了通信能力，并使光纖通信的應(yīng)用范圍
不斷擴(kuò)大。
一、我國光纖光纜發(fā)展的現(xiàn)狀
（一）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(tǒng)的發(fā)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(jìn)一步優(yōu)化，表現(xiàn)在1550rim區(qū)的低衰減系數(shù)沒有得到充分的利用和光纖的最低衰減系數(shù)和零色散點(diǎn)不在同一區(qū)域。符合ITUTG.654 規(guī)定的截止波長位移單模光纖和符合G.653 規(guī)定的色散位移單模光纖實(shí)現(xiàn)了這樣的改進(jìn)。
（二）核心網(wǎng)光纜
我國已在干線(包括國家干線、省內(nèi)干線和區(qū)內(nèi)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(jīng)采用過，但今后不會再發(fā)展。G.654光纖因其不能很大幅度地增加光纖系統(tǒng)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(jīng)使用過的緊套層絞式和骨架式結(jié)構(gòu)，目前已停止使用。
（三）接入網(wǎng)光纜
接入網(wǎng)中的光纜距離短，分支多，分插頻繁，為了增加網(wǎng)的容量，通常是增加光纖芯數(shù)。特別是在市內(nèi)管道中，由于管道內(nèi)徑有限，在增加光纖芯數(shù)的同時(shí)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(wǎng)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(fù)用，目前在我國已有少量的使用。
（四）室內(nèi)光纜
室內(nèi)光纜往往需要同時(shí)用于話音、 數(shù)據(jù)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(nèi)光纜，筆者認(rèn)為至少應(yīng)包括局內(nèi)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(jī)房內(nèi)，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(nèi)，主要由用戶使用，因此對其易損性應(yīng)比局用光纜有更嚴(yán)格的考慮。
（五）電力線路中的通信光纜
光纖是介電質(zhì)，光纜也可作成全介質(zhì)，完全無金屬。這樣的全介質(zhì)光纜將是電力系統(tǒng)最理想的通信線路。用于電力線桿路敷設(shè)的全介質(zhì)光纜有兩種結(jié)構(gòu)：即全介質(zhì)自承式(ADSS)結(jié)構(gòu)和用于架空地線上的纏繞式結(jié)構(gòu)。ADSS光纜因其可以單獨(dú)布放，適應(yīng)范圍廣，在當(dāng)前我國電力輸電系統(tǒng)改造中得到了廣泛的應(yīng)用。ADSS光纜在國內(nèi)的近期需求量較大，是目前的一種熱門產(chǎn)品。
二、光纖通信技術(shù)的發(fā)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(biāo)，而全光網(wǎng)絡(luò)也是人們不懈追求的夢想。
（一）超大容量、超長距離傳輸技術(shù)波分復(fù)用技術(shù)極大地提高了光纖傳輸系統(tǒng)的傳輸容量，在未來跨海光傳輸系統(tǒng)中有廣闊的應(yīng)用前景。近年來波分復(fù)用系統(tǒng)發(fā)展迅猛，目前1.6 Tbit/的 WDM系統(tǒng)已經(jīng)大量商用，同時(shí)全光傳輸距離也在大幅擴(kuò)展。提高傳輸容量的另一種途徑是采用光時(shí)分復(fù)用(OTDM)技術(shù)，與 WDM通過增加單根光纖中傳輸?shù)男诺罃?shù)來提高其傳輸容量不同，OTDM技術(shù)是通過提高單信道速率來提高傳輸容量，其實(shí)現(xiàn)的單信道最高速率達(dá)640Gbit/s。
僅靠OTDM和WDM來提高光通信系統(tǒng)的容量畢竟有限，可以把多個OTDM信號進(jìn)行波分復(fù)用，從而大幅提高傳輸容量。偏振復(fù)用（PDM）技術(shù)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(tǒng)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(yīng)能力較強(qiáng)，因此現(xiàn)在的超大容量WDM/OTDM通信系統(tǒng)基本上都采用RZ編碼傳輸方式。WDM/OTDM混合傳輸系統(tǒng)需要解決的關(guān)鍵技術(shù)基本上都包括在OTDM和WDM通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)中。
（二）光孤子通信。光孤子是一種特殊的ps數(shù)量級的超短光脈沖，由于它在光纖的反常色散區(qū)，群速度色散和非線性效應(yīng)相互平衡，因而經(jīng)過光纖長距離傳輸后，波形和速度都保持不變。光孤子通信就是利用光孤子作為載體實(shí)現(xiàn)長距離無畸變的通信，在零誤碼的情況下信息傳遞可達(dá)萬里之遙。
光孤子技術(shù)未來的前景是：在傳輸速度方面采用超長距離的高速通信，時(shí)域和頻域的超短脈沖控制技術(shù)以及超短脈沖的產(chǎn)生和應(yīng)用技術(shù)使現(xiàn)行速率10~20Gbit/s提高到100 Gbit/s以上；在增大傳輸距離方面采用重定時(shí)、整形、再生技術(shù)和減少ASE，光學(xué)濾波使傳輸距離提高到100000km以上；在高性能 EDFA 方面是獲得低噪聲高輸出EDFA。當(dāng)然實(shí)際的光孤子通信仍然存在許多技術(shù)難題，但目前已取得的突破性進(jìn)展使人們相信，光孤子通信在超長距離、高速、大容量的全光通信中，尤其在海底光通信系統(tǒng)中，有著光明的發(fā)展前景。
（三）全光網(wǎng)絡(luò)。未來的高速通信網(wǎng)將是全光網(wǎng)。全光網(wǎng)是光纖通信技術(shù)發(fā)展的最高階段，也是理想階段。傳統(tǒng)的光網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了節(jié)點(diǎn)間的全光化，但在網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)處仍采用電器件，限制了目前通信網(wǎng)干線總?cè)萘康倪M(jìn)一步提高，因此真正的全光網(wǎng)已成為一個非常重要的課題。
全光網(wǎng)絡(luò)以光節(jié)點(diǎn)代替電節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)之間也是全光化，信息始終以光的形式進(jìn)行傳輸與交換，交換機(jī)對用戶信息的處理不再按比特進(jìn)行，而是根據(jù)其波長來決定路由。
目前，全光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展仍處于初期階段，但它已顯示出了良好的發(fā)展前景。從發(fā)展趨勢上看，形成一個真正的、以 WDM技術(shù)與光交換技術(shù)為主的光網(wǎng)絡(luò)層，建立純粹的全光網(wǎng)絡(luò)，消除電光瓶頸已成為未來光通信發(fā)展的必然趨勢，更是未來信息網(wǎng)絡(luò)的核心，也是通信技術(shù)發(fā)展的最高級別，更是理想級別。
三、結(jié)語
光通信技術(shù)作為信息技術(shù)的重要支撐平臺，在未來信息社會中將起到重要作用。雖然經(jīng)歷了全球光通信的“冬天”但今后光通信市場仍然將呈現(xiàn)上升趨勢。從現(xiàn)代通信的發(fā)展趨勢來看，光纖通信也將成為未來通信發(fā)展的主流。人們期望的真正的全光網(wǎng)絡(luò)的時(shí)代也會在不遠(yuǎn)的將來到來。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞：光纖，語音，傳輸，光電檢測
1、光纖通信系統(tǒng)的基本組成
最基本的光纖通信系統(tǒng)由數(shù)據(jù)源、光發(fā)送端、光學(xué)信道和光接收機(jī)組成。其中數(shù)據(jù)源包括所有的信號源，它們是話音、圖象、數(shù)據(jù)等業(yè)務(wù)經(jīng)過信源編碼所得到的信號；光發(fā)送機(jī)和調(diào)制器則負(fù)責(zé)將信號轉(zhuǎn)變成適合于在光纖上傳輸?shù)墓庑盘?，先后用過的光波有0.85、1.31和1.55三個低損耗窗口。光學(xué)信道包括最基本的光纖，還有中繼放大器EDFA等；而光學(xué)接收機(jī)則接收光信號，并從中提取信息，然后轉(zhuǎn)變成電信號，最后得到對應(yīng)的話音、圖象、數(shù)據(jù)等信息。論文格式。在光纖通信系統(tǒng)中，光纖中傳輸?shù)氖嵌M(jìn)制光脈沖'0'碼和'1'碼，它由二進(jìn)制數(shù)字信號對光源進(jìn)行通斷調(diào)制而產(chǎn)生。而數(shù)字信號是對連續(xù)變化的模擬信號進(jìn)行抽樣、量化和編碼產(chǎn)生的，稱為PCM（pulse code modulation），即脈沖編碼調(diào)制。這種電的數(shù)字信號稱為數(shù)字基帶信號，由PCM電端機(jī)產(chǎn)生。光纖通信系統(tǒng)的基本組成原理圖如下圖1-1所示：
圖1-1光纖通信系統(tǒng)
1.1光發(fā)射端機(jī)
光發(fā)射機(jī)是實(shí)現(xiàn)電/光轉(zhuǎn)換的光端機(jī)。它由光源、驅(qū)動器和調(diào)制器組成。其功能是將來自于電端機(jī)的電信號對光源發(fā)出的光波進(jìn)行調(diào)制，成為已調(diào)光波，然后再將已調(diào)的光信號耦合到光纖或光纜中傳輸。電端機(jī)就是常規(guī)的電子通信設(shè)備。光發(fā)射機(jī)的原理圖如下圖1-2所示：
圖1-2光發(fā)射機(jī)原理框圖
光源是光發(fā)射機(jī)的核心，其性能好壞將對光纖通信系統(tǒng)產(chǎn)生很大的影響。目前光纖通信系統(tǒng)使用的光源都是由半導(dǎo)體材料制成的，而半導(dǎo)體光源分兩種：發(fā)光管LED和激光管LD。由于半導(dǎo)體激光器發(fā)出的是激光，發(fā)光功率大、譜線寬度窄，但電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，溫度特性差。而半導(dǎo)體發(fā)光二極管發(fā)出的是熒光，發(fā)光功率不大，譜線寬度寬，但電路結(jié)構(gòu)簡單、壽命長、價(jià)格便宜。在實(shí)驗(yàn)室中經(jīng)常用到。
1.2光纖或光纜
光纖作為傳輸媒介，作用是將發(fā)射端機(jī)光源發(fā)出的光信號，經(jīng)遠(yuǎn)距離傳輸后耦合到接收端機(jī)的檢測器，完成信息傳輸任務(wù)。在通信中使用的光纖通常是由石英玻璃制成的，由纖芯和包層組成。目前，塑料光纖應(yīng)用于低速、短距離的傳輸中。其構(gòu)成光纖的纖芯與包層都是塑料材料。與大芯徑50/125μm和62.5/125μm的石英玻璃多模光纖相比，塑料光纖的芯徑高達(dá)200～1000μm，其接續(xù)時(shí)可使用不帶光纖定位套筒的便直注塑塑料連接器，即便是光纖接續(xù)中芯對準(zhǔn)產(chǎn)生 ±30μm偏差都不會影響耦合損耗。正是塑料光纖結(jié)構(gòu)賦予了其施工快捷，接續(xù)成本低等優(yōu)點(diǎn)。另外，芯徑100μm或更大則能夠消除在石英玻璃多模光纖中存在的模間噪音。論文格式。
1.3中繼器
含有光中繼器的光纖傳輸系統(tǒng)成為光纖中繼通信。光信號在光纖中傳輸一定的距離后，由于受到光纖衰減和色散的影響會產(chǎn)生能量衰減和波形失真，為保證通信質(zhì)量，必須對衰減和失真達(dá)到一定程度的光信號及時(shí)進(jìn)行放大和恢復(fù)。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(bǔ)償光信號在光纖中傳輸時(shí)受到的衰減；另一個是對波形失真的脈沖進(jìn)行整形。
1.4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（如1Km)。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(jī)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。
1.5光接收端機(jī)
光收信機(jī)是實(shí)現(xiàn)光/電轉(zhuǎn)換的光端機(jī)。 它由光檢測器和光放大器組成。其功能是將光纖或光纜傳輸來的光信號，經(jīng)光檢測器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺缓?，再將這微弱的電信號經(jīng)放大電路放大到足夠的電平，送到接收端的電端汲去。光接收機(jī)原理圖如下圖1-3所示：
圖1-3光接收機(jī)電路原理方框圖
2、光纖語音電路設(shè)計(jì)
光纖語音電路由三部分組成：光發(fā)射電路、光纖和光接收電路。論文格式。其工作原理是：音頻信號最初是聲波，由發(fā)送器的電子麥克風(fēng)轉(zhuǎn)換為電信號。此信號由LM358組成的音頻放大器放大，并且借助于一個單獨(dú)的晶體管控制LED的端電壓，將電信號轉(zhuǎn)換為光信號。光信號送入光纖或光纜。在光纖或光纜的另一端，光信號照射到接收器的光電檢測器上。光電檢測器再將其轉(zhuǎn)換為電信號。此信號被放大并送入揚(yáng)聲器轉(zhuǎn)換為聲波恢復(fù)為原始信號。
2.1、發(fā)射器電路板
此電路主要是把音頻信號經(jīng)麥克風(fēng)轉(zhuǎn)換為電信號，電信號經(jīng)濾波器、多級放大器把微弱的電流信號轉(zhuǎn)換為適合半導(dǎo)體二極管發(fā)光的電壓信號，在晶體管的調(diào)制下把電信號轉(zhuǎn)換為光信號送入光纖中進(jìn)行傳輸。在發(fā)射器電路上有一個話筒和調(diào)制LED發(fā)光的線路。LED裝在塑料殼中以便于連接光纖或光纜進(jìn)行發(fā)送信號。在實(shí)驗(yàn)室里設(shè)計(jì)操作可以使用200m長的塑料光纖傳送語音信號，也可以使用玻璃光纖在更遠(yuǎn)的距離內(nèi)通信。光纖語音發(fā)射器電路如下圖1-4所示：
圖1-4光纖語音發(fā)射電路
2.2、光電接收器電路板:
在接收器電路板上通過光電檢測器把光纖傳輸?shù)奈⑷醯墓庑盘栟D(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)電容濾波、運(yùn)算放大器放大，把電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，放大到適合揚(yáng)聲器輸出的電壓，恢復(fù)原始的語音信號。光纖語音接收電路如下圖1-5所示：
圖1-5光纖語音接收電路
3、結(jié) 語
本文詳細(xì)的介紹了光纖通信系統(tǒng)的組成，為設(shè)計(jì)光纖語音傳輸電路提供理論基礎(chǔ)。在該電路系統(tǒng)中語音信號以光波形式在光纜內(nèi)傳輸、不受任何電場和磁場的影響。傳輸距離遠(yuǎn)，抗干擾能力強(qiáng)。每個電路板需要一個9V電池，元件簡單，易于實(shí)現(xiàn)，在實(shí)驗(yàn)室就能操作完成。
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論文摘要: 介紹了光纖通信實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的主要問題，提出了一些改革措施:實(shí)行實(shí)驗(yàn)室定時(shí)定期開放;開發(fā)綜合型、系統(tǒng)型實(shí)驗(yàn);構(gòu)建課前、課堂、課后三位一體的實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺;改革實(shí)驗(yàn)考核方法等。
《光纖通信》課程是我院通信專業(yè)學(xué)生的必修課和其他專業(yè)的選修課，光纖通信實(shí)驗(yàn)是該課程的重要實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。搞好實(shí)驗(yàn)教學(xué)，可以鞏固學(xué)生的光纖通信理論知識，提高學(xué)生的實(shí)踐動手能力、創(chuàng)新意識和工程設(shè)計(jì)能力。
光纖通信實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的主要問題
學(xué)生重視不夠、實(shí)驗(yàn)教學(xué)地位不突出實(shí)驗(yàn)課時(shí)少，一般只有10學(xué)時(shí)，在大四的上學(xué)期進(jìn)行，此時(shí)正是學(xué)生考研前的復(fù)習(xí)沖刺階段，很多學(xué)生不重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)，缺課現(xiàn)象比較嚴(yán)重，實(shí)驗(yàn)教學(xué)組織起來困難，教學(xué)質(zhì)量較差。
實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目偏少由于實(shí)驗(yàn)課時(shí)所限，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目偏少。
缺少綜合型、系統(tǒng)型實(shí)驗(yàn)現(xiàn)開設(shè)的實(shí)驗(yàn)以驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)為主，現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)箱的實(shí)驗(yàn)方法與實(shí)際工程的測試方法有一些區(qū)別，通過已開設(shè)的實(shí)驗(yàn)學(xué)生難以真正掌握實(shí)際工程的測試方法。缺少綜合型、系統(tǒng)型實(shí)驗(yàn)，不利于學(xué)生對知識的綜合運(yùn)用和建立系統(tǒng)工程的概念。
學(xué)生的實(shí)驗(yàn)熱情不高由于實(shí)驗(yàn)成績在課程總成績中僅占10%，學(xué)生普遍不重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)，實(shí)驗(yàn)熱情不高，抄襲實(shí)驗(yàn)報(bào)告的現(xiàn)象比較嚴(yán)重。
實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率較低由于指導(dǎo)教師在實(shí)驗(yàn)前詳細(xì)講解實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書上的內(nèi)容，并且實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書上的實(shí)驗(yàn)步驟很具體，學(xué)生據(jù)此可順利完成實(shí)驗(yàn)。這種做法使學(xué)生產(chǎn)生了依賴心理，不利于發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，不利于提高學(xué)生的動手能力。
我們希望通過改革解決上述問題，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和實(shí)驗(yàn)興趣，變學(xué)生被動操作為主動思考，使學(xué)生掌握系統(tǒng)工程的設(shè)計(jì)、測試方法，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。 光纖通信實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的措施
論文摘要:隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛普及與計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程信息處理應(yīng)用的發(fā)展,數(shù)據(jù)通信應(yīng)運(yùn)而生,它實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)之間,計(jì)算機(jī)與終端之間的傳遞。由于不同業(yè)務(wù)需求的變化及通信技術(shù)的發(fā)展使得數(shù)據(jù)通信經(jīng)過了不同的發(fā)展歷程。
數(shù)據(jù)通信是以“數(shù)據(jù)”為業(yè)務(wù)的通信系統(tǒng),數(shù)據(jù)是預(yù)先約定好的具有某種含義的數(shù)字、字母或符號以及它們的組合。數(shù)據(jù)通信是20世紀(jì)50年代隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的迅速發(fā)展,以及兩者之間的相互滲透與結(jié)合而興起的一種新的通信方式,它是計(jì)算機(jī)和通信相結(jié)合的產(chǎn)物。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛普及與計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程信息處理應(yīng)用的發(fā)展,數(shù)據(jù)通信應(yīng)運(yùn)而生,它實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)之間,計(jì)算機(jī)與終端之間的傳遞。由于不同業(yè)務(wù)需求的變化及通信技術(shù)的發(fā)展使得數(shù)據(jù)通信經(jīng)過了不同的發(fā)展歷程。
1通信系統(tǒng)傳輸手段
電纜通信:雙絞線、同軸電纜等。市話和長途通信。調(diào)制方式:SSB/FDM?；谕S的PCM時(shí)分多路數(shù)字基帶傳輸技術(shù)。光纖將逐漸取代同軸。
微波中繼通信:比較同軸,易架設(shè)、投資小、周期短。模擬電話微波通信主要采用SSB/FM/FDM調(diào)制,通信容量6000路/頻道。數(shù)字微波采用BPSK、QPSK及QAM調(diào)制技術(shù)。采用64QAM、256QAM等多電平調(diào)制技術(shù)提高微波通信容量,可在40M頻道內(nèi)傳送1920~7680路PCM數(shù)字電話。
光纖通信:光纖通信是利用激光在光纖中長距離傳輸?shù)奶匦赃M(jìn)行的,具有通信容量大、通信距離長及抗干擾性強(qiáng)的特點(diǎn)。目前用于本地、長途、干線傳輸,并逐漸發(fā)展用戶光纖通信網(wǎng)。目前基于長波激光器和單模光纖,每路光纖通話路數(shù)超過萬門,光纖本身的通信纖力非常巨大。幾十年來,光纖通信技術(shù)發(fā)展迅速,并有各種設(shè)備應(yīng)用,接入設(shè)備、光電轉(zhuǎn)換設(shè)備、傳輸設(shè)備、交換設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等。光纖通信設(shè)備有光電轉(zhuǎn)換單元和數(shù)字信號處理單元兩部分組成。
衛(wèi)星通信:通信距離遠(yuǎn)、傳輸容量大、覆蓋面積大、不受地域限制及高可靠性。目前,成熟技術(shù)使用模擬調(diào)制、頻分多路及頻分多址。數(shù)字衛(wèi)星通信采用數(shù)字調(diào)制、時(shí)分多路及時(shí)分多址。
移動通信:GSM、CDMA。數(shù)字移動通信關(guān)鍵技術(shù):調(diào)制技術(shù)、糾錯編碼和數(shù)字話音編碼。
2數(shù)據(jù)通信的構(gòu)成原理
數(shù)據(jù)終端(DTE)有分組型終端(PT)和非分組型終端(NPT)兩大類。分組型終端有計(jì)算機(jī)、數(shù)字傳真機(jī)、智能用戶電報(bào)終端(TeLetex)、用戶分組裝拆設(shè)備(PAD)、用戶分組交換機(jī)、專用電話交換機(jī)(PABX)、可視圖文接入設(shè)備(VAP)、局域網(wǎng)(LAN)等各種專用終端設(shè)備;非分組型終端有個人計(jì)算機(jī)終端、可視圖文終端、用戶電報(bào)終端等各種專用終端。數(shù)據(jù)電路由傳輸信道和數(shù)據(jù)電路終端設(shè)備(DCE)組成,如果傳輸信道為模擬信道,DCE通常就是調(diào)制解調(diào)器(MODEM),它的作用是進(jìn)行模擬信號和數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換;如果傳輸信道為數(shù)字信道,DCE的作用是實(shí)現(xiàn)信號碼型與電平的轉(zhuǎn)換,以及線路接續(xù)控制等。傳輸信道除有模擬和數(shù)字的區(qū)分外,還有有線信道與無線信道、專用線路與交換網(wǎng)線路之分。交換網(wǎng)線路要通過呼叫過程建立連接,通信結(jié)束后再拆除;專線連接由于是固定連接就無需上述的呼叫建立與拆線過程。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的通信控制器用于管理與數(shù)據(jù)終端相連接的所有通信線路。中央處理器用來處理由數(shù)據(jù)終端設(shè)備輸入的數(shù)據(jù)。
3數(shù)據(jù)通信的分類
3.1有線數(shù)據(jù)通信
數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)(DDN)。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)由用戶環(huán)路、DDN節(jié)點(diǎn)、數(shù)字信道和網(wǎng)絡(luò)控制管理中心組成。DDN是利用光纖或數(shù)字微波、衛(wèi)星等數(shù)字信道和數(shù)字交叉復(fù)用設(shè)備組成的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸網(wǎng)。也可以說DDN是把數(shù)據(jù)通信技術(shù)、數(shù)字通信技術(shù)、光遷通信技術(shù)以及數(shù)字交叉連接技術(shù)結(jié)合在一起的數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)。數(shù)字信道應(yīng)包括用戶到網(wǎng)絡(luò)的連接線路,即用戶環(huán)路的傳輸也應(yīng)該是數(shù)字的,但實(shí)際上也有普通電纜和雙絞線,但傳輸質(zhì)量不如前。
分組交換網(wǎng)。分組交換網(wǎng)(PSPDN)是以CCITTX.25建議為基礎(chǔ)的,所以又稱為X.25網(wǎng)。它是采用存儲——轉(zhuǎn)發(fā)方式,將用戶送來的報(bào)文分成具用一定長度的數(shù)據(jù)段,并在每個數(shù)據(jù)段上加上控制信息,構(gòu)成一個帶有地址的分組組合群體,在網(wǎng)上傳輸。分組交換網(wǎng)最突出的優(yōu)點(diǎn)是在一條電路上同時(shí)可開放多條虛通路,為多個用戶同時(shí)使用,網(wǎng)絡(luò)具有動態(tài)路由選擇功能和先進(jìn)的誤碼檢錯功能,但網(wǎng)絡(luò)性能較差。
幀中繼網(wǎng)。幀中繼網(wǎng)絡(luò)通常由幀中繼存取設(shè)備、幀中繼交換設(shè)備和公共幀中繼服務(wù)網(wǎng)3部分組成。幀中繼網(wǎng)是從分組交換技術(shù)發(fā)展起來的。幀中繼技術(shù)是把不同長度的用戶數(shù)據(jù)組均包封在較大的幀中繼幀內(nèi),加上尋址和控制信息后在網(wǎng)上傳輸。
3.2無線數(shù)據(jù)通信
無線數(shù)據(jù)通信也稱移動數(shù)據(jù)通信,它是在有線數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。有線數(shù)據(jù)通信依賴于有線傳輸,因此只適合于固定終端與計(jì)算機(jī)或計(jì)算機(jī)之間的通信。而移動數(shù)據(jù)通信是通過無線電波的傳播來傳送數(shù)據(jù)的,因而有可能實(shí)現(xiàn)移動狀態(tài)下的移動通信。狹義地說,移動數(shù)據(jù)通信就是計(jì)算機(jī)間或計(jì)算機(jī)與人之間的無線通信。它通過與有線數(shù)據(jù)網(wǎng)互聯(lián),把有線數(shù)據(jù)網(wǎng)路的應(yīng)用擴(kuò)展到移動和便攜用戶。4網(wǎng)絡(luò)及其協(xié)議
4.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)(ComputerNetwork),就是通過光纜、雙絞電話線或有、無線信道將兩臺以上計(jì)算機(jī)互聯(lián)的集合。通過網(wǎng)絡(luò)各用戶可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源共享,如文檔、程序、打印機(jī)和調(diào)制解調(diào)器等。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)按地理位置劃分,可分為網(wǎng)際網(wǎng)、廣域網(wǎng)、城域網(wǎng)、和局域網(wǎng)四種。Internet是世界上最大的網(wǎng)際網(wǎng);廣域網(wǎng)一般指連接一個國家內(nèi)各個地區(qū)的網(wǎng)絡(luò)。廣域網(wǎng)一般分布距離在100-1000公里之間;城域網(wǎng)又稱為都市網(wǎng),它的覆蓋范圍一般為一個城市,方圓不超過10-100公里;局域網(wǎng)的地理分布則相對較小,如一棟建筑物,或一個單位、一所學(xué)校,甚至一個大房間等。
局域網(wǎng)是目前使用最多的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò),一個單位可使用多個局域網(wǎng),如財(cái)務(wù)部門使用局域網(wǎng)來管理財(cái)務(wù)帳目,勞動人事部門使用局域網(wǎng)來管理人事檔案、各種人才信息等等。
4.2網(wǎng)絡(luò)協(xié)議
網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是兩臺計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)對話所使用的語言,網(wǎng)絡(luò)協(xié)議很多,有面向字符的協(xié)議、面向比特的協(xié)議,還有面向字節(jié)計(jì)數(shù)的協(xié)議,但最常用的是TCP/IP協(xié)議。它適用于由許多LAN組成的大型網(wǎng)絡(luò)和不需要路由選擇的小型網(wǎng)絡(luò)。TCP/IP協(xié)議的特點(diǎn)是具有開放體系結(jié)構(gòu),并且非常容易管理。
TCP/IP實(shí)際上是一種標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,是有關(guān)協(xié)議的集合,它包括傳輸控制協(xié)議(TransportControlProtocol)和因特網(wǎng)協(xié)議(InternetProtocol)。TCP協(xié)議用于在應(yīng)用程序之間傳送數(shù)據(jù),IP協(xié)議用于在程序與主機(jī)之間傳送數(shù)據(jù)。由于TCP/IP具有跨平臺性,現(xiàn)已成為Internet的標(biāo)準(zhǔn)連接協(xié)議。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分為如下四層:網(wǎng)絡(luò)接口層:負(fù)責(zé)接收和發(fā)送物理幀;網(wǎng)絡(luò)層:負(fù)責(zé)相鄰節(jié)點(diǎn)之間的通信;傳輸層:負(fù)責(zé)起點(diǎn)到終端的通信;應(yīng)用層:提供諸如文件傳輸、電子郵件等應(yīng)用程序要把數(shù)據(jù)以TCP/IP協(xié)議方式從一臺計(jì)算機(jī)傳送到另一臺計(jì)算機(jī),數(shù)據(jù)需經(jīng)過上述四層通信軟件的處理才能在物理網(wǎng)絡(luò)中傳輸。
目前的IP協(xié)議是由32位二進(jìn)制數(shù)組成的,如202.0.96.133就表示連接到因特網(wǎng)上的計(jì)算機(jī)使用的IP地址,在整個因特網(wǎng)上IP地址是唯一的。
