探討光纖通信的發(fā)展趨勢及應(yīng)用

1、<p>　　探討光纖通信的發(fā)展趨勢及應(yīng)用</p><p>　　摘要：光纖傳輸已憑借其傳輸誤碼率低、容量大、抗干擾能力強等獨特的優(yōu)勢，成為電廠數(shù)據(jù)傳輸中廣泛應(yīng)用的重要傳輸通道，加強光纖通信的學習，提高光纖通道的故障判斷和維護對未來發(fā)展十分必要。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：通信；光纖；應(yīng)用； </p><p>　　中圖分類號：[TN913.7]文獻標識碼：

2、 A </p><p>　　前言：光纖與傳統(tǒng)的傳輸媒介帶寬相比，光纖的帶寬遠比傳統(tǒng)的大。在只有一個單波長的光纖通信系統(tǒng)中，由于存在終端設(shè)備的制約，使得光纖帶寬大的優(yōu)點不能夠充分的發(fā)揮。通過采用光纖數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，能夠?qū)⑦@個問題解決。頻帶寬對于傳輸各種寬頻帶信息具有十分重要的意義，否則，不能夠滿足未來寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)發(fā)展的需要。光纖通信系統(tǒng)是以光纖為傳輸介質(zhì)，以光為載波信號傳遞信息的通信系統(tǒng)。整個系統(tǒng)由電端機、光端

3、機、光纜和中繼器構(gòu)成。常用的光纖為單模和多模光纖，多模光纖就是傳輸多個光波模式，而單模光纖只傳輸一個光波模式。單模光纖比多模光纖傳輸距離長。光纖MODEM可完成光信號與數(shù)字信號之間的相互轉(zhuǎn)換。光纖MODEM一般有一個 以上的數(shù)據(jù)口用以傳遞同步或異步信號。 </p><p>　　1 光纖通信技術(shù)特點 </p><p>　　光纖通信是利用光作為信息載體、以光纖作為傳輸介質(zhì)，由于光波頻率遠高于電

4、波的頻率，同時作為傳輸介質(zhì)的光纖的損耗又遠低于其它傳輸介質(zhì)，所以光纖通信技術(shù)擁有頻帶寬，通信容量大、損耗低，中繼距離長、抗電磁干擾能力強、保密性能好等特點。 </p><p>　　1.1 頻帶寬、損耗低 </p><p>　　以目前的技術(shù)而言，我們發(fā)現(xiàn)傳輸?shù)淖詈幂d體依然是光，所以我們只有充分利用光譜才能帶給我們充裕的帶寬，只有利用光作為傳輸介質(zhì)才能給我們帶來更低的損耗更遠的中繼距離。以單模

5、光纖為例，當它位于1550nm窗口時，衰減僅為0.19～0.25dB/km，色散系數(shù)為15～20ps/（nm.km）。由于光纖傳輸損耗低，所以其中繼距離達到幾十公里至上百公里。近些年來，人們?yōu)榱双@得更大的帶寬，一般常用以下幾種方式來增加光纖傳輸容量，空分復(fù)用（SDM）、電的時分復(fù)用（TDM）、波分復(fù)用（WDM）、光的頻分復(fù)用（OFDM）、光的時分復(fù)用（OTDM）和光孤子技術(shù)（So liton）。基于實用性，只對TDM和WDM兩種擴容方式

6、作簡要介紹。時分復(fù)用技術(shù)（TDM）TDM技術(shù)是一種對信號進行時分復(fù)用的技術(shù)，是一種傳統(tǒng)的擴容方式。隨著復(fù)用速率的提高，例如達到10Gbit/s時已接近硅和砷化技術(shù)的極限，TDM技術(shù)已經(jīng)沒有太多的潛力可挖。波分復(fù)用技術(shù)（WDM）采用波分復(fù)用器（合波器）在發(fā)送端將不同規(guī)定波長的信號光載波合并起來并送入一根光纖進行傳輸。在接收端再由一個波分復(fù)用器（分波器）將這些不同波長承載不同信號的光載波分開來。</p><p>　　

7、1.2 抗干擾強、便于鋪設(shè) </p><p>　　光纖是絕緣體材料，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，也不受電氣化鐵路饋電線和高壓設(shè)備等工業(yè)電器的干擾，還可以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。這一特性在軍事領(lǐng)域和電氣領(lǐng)域有很大的用途。 </p><p>　　1.3 無串音干擾，保密性好 </p><p>　　傳統(tǒng)的通信系統(tǒng)中，

8、載體所攜帶的信息很容易被竊聽，并且泄露出去，所以傳統(tǒng)的通信系統(tǒng)在對信息的保密工作上做得不好。光波在光纜中傳輸，干擾的現(xiàn)象不會發(fā)生，很難從光纖中泄漏出去，即使在轉(zhuǎn)彎處，彎曲半徑很小時，漏出的光波也十分微弱，若在光纖或光纜的表面涂上一層消光劑效果更好，這樣，即使光纜內(nèi)光纖總數(shù)很多，也可實現(xiàn)無串音干擾，在光纜外面，也無法竊聽到光纖中傳輸?shù)男畔ⅰ?</p><p>　　2、光纖通信的發(fā)展與應(yīng)用 </p>&

9、lt;p>　　1. 光纖通信的應(yīng)用 </p><p>　　光纖通信傳輸技術(shù)的綜合應(yīng)用的表現(xiàn)有單纖雙向的傳輸功能的實現(xiàn)。單纖雙向的傳輸技術(shù)是和雙纖的傳輸技術(shù)相對應(yīng)的一種信息傳輸技術(shù)，雙纖傳輸?shù)募夹g(shù)是利用兩條光纖實現(xiàn)光信號的往返傳輸，而單纖雙向的傳輸技術(shù)是信號在一條光纖內(nèi)的傳輸。依據(jù)現(xiàn)代光纖通信傳輸技術(shù)的相關(guān)理論，光纖所具有的傳輸容量是非常龐大的，但在實際的應(yīng)用過程中受到來自傳輸設(shè)備等方面的影響，光纖的傳輸容量

10、并未達到最理想的狀態(tài)，在我國的通信領(lǐng)域內(nèi)普遍采用的是雙纖式傳輸技術(shù)，這在一定程度上增加了光纖資源的使用量，如果單纖雙向的傳輸技術(shù)能在通信領(lǐng)域中獲取更大的應(yīng)用，對于較為龐大的現(xiàn)代光纖通信傳輸系統(tǒng)可節(jié)省大量的光纖資源。目前單纖雙向的傳輸技術(shù)多應(yīng)用于光纖末端的接入設(shè)備上，如PON無源光網(wǎng)絡(luò)中以及單纖光收發(fā)器等。 </p><p>　　現(xiàn)代光纖通信傳輸技術(shù)的綜合應(yīng)用的表現(xiàn)還有光纖的到戶接入。高質(zhì)量的視頻通信技術(shù)及高速度的

11、通信技術(shù)的發(fā)展，推動了光纖傳輸技術(shù)在現(xiàn)代化的寬帶業(yè)務(wù)領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用研究。用戶就光纖通信傳輸技術(shù)的要求，使得寬帶領(lǐng)域內(nèi)不僅要具備相應(yīng)的寬帶上組建的主干式的傳輸網(wǎng)絡(luò)，還要配合相應(yīng)的光纖到戶的接入技術(shù)，光纖到戶的接入技術(shù)是在全社會范圍內(nèi)實現(xiàn)信息高速傳輸?shù)闹匾夹g(shù)。相關(guān)學者曾經(jīng)提出信息的入網(wǎng)連接是信息高速公路組建中的最后階段，也為信息通信指出了該領(lǐng)域急需面對和解決的瓶頸問題。 </p><p><b>　　2、實

12、現(xiàn)光聯(lián)網(wǎng) </b></p><p>　　上述實用化的波分復(fù)用系統(tǒng)技術(shù)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(chǔ)的系統(tǒng)，其靈活性和可靠性還不夠理想。如果在光路上也能實現(xiàn)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(jù)這一基本思路，光光聯(lián)網(wǎng)既可以實現(xiàn)超大容量光網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)擴展性、重構(gòu)性、透明性，又允許網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點數(shù)和業(yè)務(wù)量的不斷增長、互連任何系統(tǒng)和不同制式的信號。由于光聯(lián)

13、網(wǎng)具有潛在的巨大優(yōu)勢，美歐日等發(fā)達國家投入了大量的人力、物力和財力進行預(yù)研，特別是美國國防部預(yù)研局(DARPA)資助了一系列光聯(lián)網(wǎng)項目。光聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為繼SDH電聯(lián)網(wǎng)以后的又一新的光通信發(fā)展高潮。建設(shè)一個最大透明的、高度靈活的和超大容量的國家骨干光網(wǎng)絡(luò)，不僅可以為未來的國家信息基礎(chǔ)設(shè)施(NJJ)奠定一個堅實的物理基礎(chǔ)，而且也對我國下一世紀的信息產(chǎn)業(yè)和國民經(jīng)濟的騰飛以及國家的安全有極其重要的戰(zhàn)略意義。 </p><p&g

14、t;　　3.光纖通信的發(fā)展方案 </p><p>　　光纖通信的組網(wǎng)方式非常靈活，可以構(gòu)架成星型、鏈型、樹狀、網(wǎng)狀、單纖網(wǎng)、雙纖網(wǎng)、環(huán)上多分支、多環(huán)相交、多環(huán)相切等各種拓撲結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)。 </p><p>　　根據(jù)配電自動化系統(tǒng)的特點，光纖網(wǎng)通常需組成環(huán)型網(wǎng)，并與局域網(wǎng)連接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。 </p><p>　　實際工程設(shè)計中，充分考慮到電力通信專網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，

15、SDH傳輸系統(tǒng)可以采用多達126個E1(2M口)全交叉連接和雙主光環(huán)+多光分支的設(shè)計思想。基本構(gòu)架為1～3個SDH／STM-1雙纖自愈環(huán)相交或相切，而且在需要時，可通過更換光卡的方式在線升級為SDH／STM-4。如果局調(diào)度中心局域網(wǎng)位于網(wǎng)絡(luò)地理中心，建議設(shè)計為相切環(huán)，以調(diào)度中心為切點，；如果局調(diào)度中心局域網(wǎng)偏離網(wǎng)絡(luò)地理中心，建議設(shè)計為相交環(huán)，由于調(diào)度中心不在交點，為了環(huán)間可靠轉(zhuǎn)接，各環(huán)相交至少兩點，互為保護路由。 </p>

16、<p><b>　　1）光孤子通信 </b></p><p>　　光孤子通信是以光孤子這種特殊ps數(shù)量級的超短光脈沖為信息載體，在經(jīng)過光纖長距離傳輸?shù)倪^程中，其波形和速度均保持不變，可以實現(xiàn)零誤碼信息傳遞的通信方式。未來光孤子通信技術(shù)的發(fā)展前景是：采用再生、定時技術(shù)或通過減少ASE的方式增大傳輸距離時，光學濾波會將傳輸距離增加到100000km以上；通過超長距離的高速通信、超短脈

17、沖的應(yīng)用技術(shù)以及時域和頻域的超短脈沖控制技術(shù)提高傳輸速度時，會使光波的傳輸速率提高到100Gbit/s以上。盡管光孤子通信有許多的技術(shù)難題未攻破，但在超長距離、高速、大容量的全光通信中，光孤子通信的發(fā)展前景仍十分光明。 </p><p><b>　　2） 全光網(wǎng)絡(luò) </b></p><p>　　全光網(wǎng)絡(luò)是光纖通信技術(shù)發(fā)展的理想階段，也是未來高速信息通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的必然趨

18、勢。全光網(wǎng)絡(luò)以光節(jié)點替代電節(jié)點，節(jié)點間以全光化的形式存在，信息的傳輸和交換也幾乎以光的形式進行，同時按照其波長來決定路由，并對用戶信息進行有效處理。目前，全光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展處于初期階段，盡管傳統(tǒng)的光網(wǎng)絡(luò)已完現(xiàn)了節(jié)點間的全光化，但由于網(wǎng)絡(luò)結(jié)點處仍以電器件為主，這在一定程度上制約了通信網(wǎng)干線總?cè)萘康脑黾樱虼?，建立一個真正的、以WDM技術(shù)與光交換技術(shù)為主的全光網(wǎng)絡(luò)已成為一個極為重要的探究課題。 </p><p>　　因此

19、：光纖通信是用光作為信息的載體，以光纖作為傳輸介質(zhì)的一種通信方式。它首先要在發(fā)射端將需傳送的電話、電報、圖像和數(shù)據(jù)等信號進行光電轉(zhuǎn)換，即將電信號變成光信號，再經(jīng)光纖傳輸?shù)浇邮斩?，接收端將接接收到的光信號轉(zhuǎn)變成電信號，最后還原成原信號。 </p><p><b>　　參考文獻 </b></p><p>　　[1]周全仁?！峨娏νㄐ偶夹g(shù)標準[M]》北京：中國電力出版社，2