時間:2022-10-06 09:35:29
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摘要:本文針對光纖通信技術的發展及趨勢展開研究,分別介紹了光纖通信技術的發展歷史和現狀,以及光纖通信技術的發展趨勢,對一些先進的光纖通信技術進行了介紹。
關鍵詞:光纖通信技術發展歷史現狀發展趨勢
1、導言
目前,在實際運用中相當有前途的一種通信技術之一,即光纖通信技術已成為現代化通信非常重要的支柱。作為全球新一代信息技術革命的重要標志之一,光纖通信技術已經變為當今信息社會中各種多樣且復雜的信息的主要傳輸媒介,并深刻的、廣泛的改變了信息網架構的整體面貌,以現代信息社會最堅實的通信基礎的身份,向世人展現了其無限美好的發展前景。
自上世紀光纖通信技術在全球問世以來,整個的信息通訊領域發生了本質的、革命性的變革,光纖通信技術以光波作為信息傳輸的載體,以光纖硬件作為信息傳輸媒介,因為信息傳輸頻帶比較寬,所以它的主要特點是:通信達到了高速率和大容量,且損耗低、體積小、重量輕,還有抗電磁干擾和不易串音等一系列優點,從而備受通信領域專業人士青睞,發展也異常迅猛。
2、光纖通信技術的發展歷史總結
近十幾年來,光纖通信技術有了長足的進展,其中的新技術也不斷被發掘,大大提高了傳統意義上的通信能力,這使得光纖通信技術在更大的范圍內得到了應用。
光纖通信技術是指把光波作為信息傳輸的載波,以光纖作為信息傳輸的媒介,將信息進行點對點發送的現代通信方式。光纖通信技術的誕生及深入發展是信息通信史上一次重要的改革。光纖通信技術從理論提出到工程領域的技術實現,再到今天高速光纖通信的實現,前后經歷了幾十年的時間。
上世紀六十年代開始的光纖通信技術最開始起源于國外,當時研制的光纖損耗高達400分貝/千米,后來,英國標準電信研究所提出,在理論上光纖損耗能夠降低到20分貝/千米,然后,日本緊接著研制出通信光纖的損耗是100分貝/千米,康寧公司基于粉末法研制出了損耗在20分貝/千米以下的石英光纖,到最近的摻鍺石英光纖的損耗降低至0.2分貝/千米,已經接近了石英光纖理論上提出的損耗極限。
由以上光纖通信技術的發展歷程,可以把光纖通信技術分為大致五個階段,即850納米波段的多模光波,到1310納米多模光纖,到1310納米單模光纖,再到1550納米單模光纖,最后是長距離進行傳輸的光纖通信技術。
3、光纖通信技術的現狀研究
(1)光纖通信技術中的波分復用技術。即WDM,充分利用了單模光纖低損耗區的優勢,獲得了大的帶寬資源。波分復用技術基于每一信道光波的頻率和波長不同等情況出發,把光纖的低損耗窗口規劃為許多個單獨的通信管道,并在發送端設置了波分復用器,將波長不同的信號集合到一起送入單根光纖中,再進行信息的傳輸,而接收端的波分復用器把這些承載著多種不同信號的、波長不同的光載波再進行分離。
(2)光纖通信技術中的光纖接入技術。光纖接入網技術是信息傳輸技術的一個嶄新的嘗試,它實現了普遍意義上的高速化信息傳輸,滿足了廣大民眾對信息傳輸速度的要求,主要由寬帶的主干傳輸網絡和用戶接入兩部分組成。其中后者起著更為關鍵的作用,即FTTH(意思是光纖到戶),作為光纖寬帶接入的最后環節,負責完成全光接入的重要任務,基于光纖寬帶的相關特性,為通信接收端的用戶提供了所需的不受限制的帶寬資源。
4、光纖通信技術的發展趨勢
下面介紹在未來將會大有發展的幾種光纖通信技術,如下圖1所示。
(1)光接入網通信技術的更進一步發展?,F存技術上的接入網依舊是雙絞線銅線的連接,仍然是原始的、落后的模擬系統,而網絡中的光接入技術的應用使其成為了全數字化的,且高度集成的智能化網絡。
光接入網通信技術所要達到的主要目標有:最大程度的使維護費用得到降低,故障率得到明顯下降;可以用于新設備的開發和新收入的不斷增加;與本地網絡相結合,達到減少節點數目和擴大覆蓋面范圍的目的;通過光網絡的建立,為多媒體時代的到來做好準備;另外,可以最大化的利用光纖本身的一些優勢特點。
(2)光纖通信技術中光傳輸與交換技術的融合一光接入網通信技術的后延?;谏鲜龉饨尤刖W通訊技術的成熟發展,網絡的核心架構己經得到了翻天覆地的改變,并正在日新月異的變化發展著,在交換和傳輸兩方面來講也都早已進行了好幾代的更新。光接入網技術和光輸與交換技術的融合技術,前者較后者在技術應用上有了一些技術上改進,從而也就提高了全網的往前的進一步有效發展,但此項技術相對來講仍不成熟。
(3)新一代的光纖在光纖通信技術中的應用。傳統意義上的G.652單模光纖已經在長距離且超高速的傳送網絡發展中表現出了力不從心的缺點,新一代光纖的研發己成為當今務實之需,它也構成了新一代網絡基礎設施建設工作的一個重要組成部分。在目前普遍需求的干線網和城域網的背景下,基于不同的發展需要,己經發展出了兩種新一代光纖一非零色散光纖和全波光纖。
【關鍵詞】 光纖通信技術 廣播電視 傳輸
前言:廣播電視的主要傳播方式是光纖傳輸,實際上除了光纖傳輸的方式之外還有微波傳輸和衛星傳輸的方式,但是光纖傳輸本身具有一定的特性,非常適合廣播電視的要求,比如成本比較低,但是傳輸的內容量非常大,因此,在廣播電視傳輸中光纖通信技術的應用是非常重要的。
一、光纖技術
一般最基本的光纖系統也必須具有五個要素,光發射器、光接收器、中繼器、耦合器和連接器。光源會產生光波的信號,而電視不僅僅有光影還有聲音,音頻還有電信號,光發射器能夠將這兩個信號轉換成為光信號,都轉換成為光信號之后就能夠通過光纜傳輸給接收器,在接收器上再次進行轉換,將光信號轉化成為電信號,然后發送給終端[1]。
因為在傳輸的過程當中,信號可能會有扭曲的情況,造成最終的成像可能會出現失真的情況,影響觀眾觀看的效果,為了能夠有效解決這一問題就需要中繼器的參與,設立中繼器能夠保證信號在傳輸的過程當中保持穩定,并減少受損情況。當光纜在長距離的架構過程當中,一些光纜線過于長,或者是因為一些原因出現交叉的情況等等,為了能保證光纖的連接效果,也需要耦合器和連接器。
二、光纖通信技術在廣播電視傳輸中的應用
光纖通信技術已經獲得了一定的成就,傳統的光纖通信技術經常會出現噪音的問題,經過不斷的改造,目前的光纖通信技術已經能過有效避免這一問題。而且在一些現場的演唱會當中,將光纖通信技術應用得更加有效,演唱會當中有主會場和分會場,分會場往往會設立在全國各地,主會場的主持人在和分會場的嘉賓與主持溝通和交流的時候,不會出現任何阻礙,這就是通過光纖通信技術獲得的。
1、非壓縮傳輸。非壓縮傳輸主要指的是,信號從信號源發出,然后再經過傳輸的,最終到終端設備當中,在這個過程當中,不進行處理。在一些跨年演唱會和體育賽事直播的過程中都是應用的非壓縮傳輸,實際上一般的現場直播利用的就是非壓縮傳輸的方式[2]。非壓縮傳輸的方式對距離的要求是比較嚴格的,當進行現場體育賽事報道的過程當中,一定還有電視機轉播機房,機房和轉播車的距離不能太遠,一般不會超過60米的距離。目前在很多非壓縮傳輸當中,為了能夠保證傳輸的效果,采用兩套設備傳輸的方式,使用主設備的同時還應用冷備設備,雙光纜的具有非常明顯的優勢,能夠讓信號傳輸地更加準確,還能保證信息的安全性[3]。
2、壓縮性傳輸。壓縮設備可以對光波信號進行壓縮,讓信號的空間變小,然后再進行傳輸,因為信號的空間明顯變小了,因此數據傳輸的數量可以更大,這點是非壓縮傳輸不能及的。因為壓縮傳輸和非壓縮傳輸都有自身的優點,因此在實際工作的過程當中,壓縮傳輸和非壓縮傳輸會同時使用,兩者結合不僅能夠保證信息傳遞的及時性,還能保證信息傳遞的穩定性。
三、適應下一代廣播電視網絡的發展需求的FTTH系統
FTTH是一種光纖媒質的接入方式,將接入網局端和家庭住宅連接起來,引入光纖讓人們可以在住宅當中享受有線電視傳輸網絡帶來的便利。實際上一般有有線電視傳輸平臺和雙向傳輸平臺兩個平臺,而FTTH則對上述兩種平臺都做出到綜合的考慮,不僅能夠兼顧有線電視傳輸平臺,還能構成雙向的業務。FTTH本身是非常復雜的結構,但是按照部分的重要作用分割看恚一共有四個部分,首先是廣播和寬帶接入系統,然后是光分配網絡,其次是配置系統,最后是網絡管理系統。FTTH能承載業務的類型主要分為兩類,一類是廣播電視方面的業務,人們都熟悉的高清廣播和電視廣播等等,目前還有電視IP直播的業務,隨著廣播電視業務的不斷發展,將會讓廣播電視業務更加豐富。還有一類是寬帶接入業務,在寬帶接入業務當中,主要包含了網絡視頻的功能,還有網絡游戲的功能,以及一些點播的功能等等,可以看出FTTH所能承載的業務類型是非常廣泛的,為人們的休閑生活提供了非常多的選擇性。
總結:本文首先介紹了光纖通信技術,然后在了解光纖通信技術的基礎上,介紹其在廣播電視傳輸中的應用,主要介紹了兩種應用,一種是非壓縮傳輸的方式,另外一種是壓縮傳輸的方式,特點是傳輸的量更大,最后介紹了FTTH系統,希望能為光纖通信技術的發展提供新的思路,讓廣播電視傳輸更上一層樓。
參 考 文 獻
[1]張學文,趙家文,葉德飛. 光纖通信技術在廣播電視傳輸中的應用研究[J]. 電腦開發與應用,2012,09:55-56+59.
[2]胡亞楠. 光纖通信在廣播傳輸系統中的應用[A]. 中國武漢決策信息研究開發中心、決策與信息雜志社、北京大學經濟管理學院.“決策論壇――如何制定科學決策學術研討會”論文集(上)[C].中國武漢決策信息研究開發中心、決策與信息雜志社、北京大學經濟管理學院:,2015:1.
為了適應網絡發展和傳輸流量提高的需求,傳輸系統供應商都在技術開發上不懈努力。富士通公司在150km、1.3μm零色散光纖上進行了55x20Gbit/s傳輸的研究,實現了1.1Tbit/s的傳輸。NEC公司進行了132x20Gbit/s、120km傳輸的研究,實現了2.64Thit/s的傳輸。NTT公司實現了3Thit/s的傳輸。目前,以日本為代表的發達國家,在光纖傳輸方面實現了10.96Thit/s(274xGbit/s)的實驗系統,對超長距離的傳輸已達到4000km無電中繼的技術水平。在光網絡方面,光網技術合作計劃(ONTC)、多波長光網絡(MONET)、泛歐光子傳送重疊網(PHOTON)、泛歐光網絡(OPEN)、光通信網管理(MOON)、光城域通信網(MTON)、波長捷變光傳送和接入網(WOTAN)等一系列研究項目的相繼啟動、實施與完成,為下一代寬帶信息網絡,尤其為承載未來IP業務的下一代光通信網絡奠定了良好的基礎。
(一)復用技術
光傳輸系統中,要提高光纖帶寬的利用率,必須依靠多信道系統。常用的復用方式有:時分復用(TDM)、波分復用(WDM)、頻分復用(FDM)、空分復用(SDM)和碼分復用(CDM)。目前的光通信領域中,WDM技術比較成熟,它能幾十倍上百倍地提高傳輸容量。
(二)寬帶放大器技術
摻餌光纖放大器(EDFA)是WDM技術實用化的關鍵,它具有對偏振不敏感、無串擾、噪聲接近量子噪聲極限等優點。但是普通的EDFA放大帶寬較窄,約有35nm(1530~1565nm),這就限制了能容納的波長信道數。進一步提高傳輸容量、增大光放大器帶寬的方法有:(1)摻餌氟化物光纖放大器(EDFFA),它可實現75nm的放大帶寬;(2)碲化物光纖放大器,它可實現76nm的放大帶寬;(3)控制摻餌光纖放大器與普通的EDFA組合起來,可放大帶寬約80nm;(4)拉曼光纖放大器(RFA),它可在任何波長處提供增益,將拉曼放大器與EDFA結合起來,可放大帶寬大于100nm。
(三)色散補償技術
對高速信道來說,在1550nm波段約18ps(mmokm)的色散將導致脈沖展寬而引起誤碼,限制高速信號長距離傳輸。對采用常規光纖的10Gbit/s系統來說,色散限制僅僅為50km。因此,長距離傳輸中必須采用色散補償技術。
(四)孤子WDM傳輸技術
超大容量傳輸系統中,色散是限制傳輸距離和容量的一個主要因素。在高速光纖通信系統中,使用孤子傳輸技術的好處是可以利用光纖本身的非線性來平衡光纖的色散,因而可以顯著增加無中繼傳輸距離。孤子還有抗干擾能力強、能抑制極化模色散等優點。色散管理和孤子技術的結合,凸出了以往孤子只在長距離傳輸上具有的優勢,繼而向高速、寬帶、長距離方向發展。
(五)光纖接入技術
隨著通信業務量的增加,業務種類更加豐富。人們不僅需要語音業務,而且高速數據、高保真音樂、互動視頻等多媒體業務也已得到用戶青睞。這些業務不僅要有寬帶的主干傳輸網絡,用戶接人部分更是關鍵。傳統的接入方式已經滿足不了需求,只有帶寬能力強的光纖接人才能將瓶頸打開,核心網和城域網的容量潛力才能真正發揮出來。光纖接入中極有優勢的PON技術早就出現了,它可與多種技術相結合,例如ATM、SDH、以太網等,分別產生APON、GPON和EPON。由于ATM技術受到IP技術的挑戰等問題,APON發展基本上停滯不前,甚至走下坡路。但有報道指出由于ATM交換在美國廣泛應用,APON將用于實現FITH方案。GPON對電路交換性的業務支持最有優勢,又可充分利用現有的SDH,但是技術比較復雜,成本偏高。EPON繼承了以太網的優勢,成本相對較低,但對TDM類業務的支持難度相對較大。所謂EPON就是把全部數據裝在以太網幀內傳送的網絡技術。現今95%的局域網都使用以太網,所以選擇以太網技術應用于對IP數據最佳的接入網是很合乎邏輯的,并且原有的以太網只限于局域網,而且MAC技術是點對點的連接,在和光傳輸技術相結合后的EPON不再只限于局域網,還可擴展到城域網,甚至廣域網,EPON眾多的MAC技術是點對多點的連接。另外光纖到戶也采用EPON技術。
二、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、超長距離一直都是人們追求的目標,光纖到戶和全光網絡也是人們追求的夢想。
(一)光纖到戶
現在移動通信發展速度驚人,因其帶寬有限,終端體積不可能太大,顯示屏幕受限等因素,人們依然追求陸能相對占優的固定終端,希望實現光纖到戶。光纖到戶的魅力在于它有極大的帶寬,它是解決從互聯網主干網到用戶桌面的“最后一公里”瓶頸現象的最佳方案。隨著技術的更新換代,光纖到戶的成本大大降低,不久可降到與DSL和HFC網相當,這使FITH的實用化成為可能。據報道,1997年日本NTT公司就開始發展FTTH,2000年后由于成本降低而使用戶數量大增。美國在2002年前后的12個月中,FTTH的安裝數量增加了200%以上。在我國,光纖到戶也是勢在必行,光纖到戶的實驗網已在武漢、成都等市開展,預計2012年前后,我國從沿海到內地將興起光纖到戶建設。可以說光纖到戶是光纖通信的一個亮點,伴隨著相應技術的成熟與實用化,成本降低到能承受的水平時,FTTH的大趨勢是不可阻擋的。
(二)全光網絡
傳統的光網絡實現了節點間的全光化,但在網絡結點處仍用電器件,限制了目前通信網干線總容量的提高,因此真正的全光網絡成為非常重要的課題。全光網絡以光節點代替電節點,節點之間也是全光化,信息始終以光的形式進行傳輸與交換,交換機對用戶信息的處理不再按比特進行,而是根據其波長來決定路由。全光網絡具有良好的透明性、開放性、兼容性、可靠性、可擴展性,并能提供巨大的帶寬、超大容量、極高的處理速度、較低的誤碼率,網絡結構簡單,組網非常靈活,可以隨時增加新節點而不必安裝信號的交換和處理設備。當然全光網絡的發展并不可能獨立于眾多通信技術,它必須要與因特網、ATM網、移動通信網等相融合。目前全光網絡的發展仍處于初期階段,但已顯示出良好的發展前景。從發展趨勢上看,形成一個真正的、以WDM技術與光交換技術為主的光網絡層,建立純粹的全光網絡,消除電光瓶頸已成未來光通信發展的必然趨勢,更是未來信息網絡的核心,也是通信技術發展的最高級別,更是理想級別。
三、結語
【關鍵詞】光纖通信技術 鐵路通信 應用技術
從光纖通信問世到現在,光傳輸的速率以指數增長,光纖通信技術得到了長足的進步, 應用范圍也不斷擴大。隨著鐵路通信朝著數字化、綜合化、寬帶化、智能化方向發展,光纖通信技術已經大量應用于鐵路通信系統中,顯著地提高了鐵路通信能力,極大地促進了鐵路通信系統的完善和發展。
一、光纖通信概述
光纖通信是以很高頻率(大約1014Hz)的光波作為載波、以光纖作為傳輸介質的通信。1966年7月,美籍華人高錕博士《用于光頻的光纖表面波導》,分析證明了用光纖作為傳輸媒體以實現光通信的可能性,預見了低損耗的光纖能夠用于通信,敲開了光纖通信的大門。1970年,美國康寧公司根據高錕論文的設想首次研制成功當時世界上第一根超低損耗光纖(衰減系數約為20dB/km),光纖通信時代由此開始。由于光纖通信具有損耗低、傳輸頻帶寬、容量大、體積小、重量輕、抗電磁干擾、不易串音等優點,備受業內人士青睞,發展非常迅速。光纖通信系統的傳輸容量從1980年到2000年增加了近一萬倍,傳輸速度在過去的10年中大約提高了100倍。目前,光纖通信技術已有了長足的發展,新技術也不斷涌現,進而大幅度提高了通信能力,并不斷擴大了光纖通信的應用范圍。
二、光纖通信技術現狀
(一)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。
(二)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。
三、光纖通信技術發展趨勢
(一)超高速、超大容量和超長距離傳輸
超大容量、超長距離傳輸的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。
(二)光孤子通信
光孤子是一種特殊的ps數量級的超短光脈沖,由于它在光纖的反常色散區,群速度色散和非線性效應相互平衡,因而經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。光孤子技術未來的前景是:在傳輸速度方面采用超長距離的高速通信,時域和頻域的超短脈沖控制技術以及超短脈沖的產生和應用技術使現行速率10~20Gbit/s提高到100Gbit/s以上;在增大傳輸距離方面采用重定時、整形、再生技術和減少ASE,光學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。
(三)全光網絡
關鍵詞:光纖通信技術; 現狀; 發展趨勢
中圖分類號:S972文獻標識碼: A 文章編號:
引言:光纖通信自從被發明出以來,給整個通信領域帶來了翻天覆地的變化,使得傳統的通信方式變得更高速、更高容量。它具有無與倫比的優勢,比起傳統通信,它的損耗極大的降低、重量更輕、抗電磁干擾能力更強、傳輸頻率更寬等等?,F在,光纖通信的發展非常迅速,僅僅在過去的15年里傳輸容量就增加了近10000倍。速度提高了將近200倍。
1.光纖通信技術概述
光纖通信技術是指利用光波做為載波,通過光導纖維傳輸信號,以實現信息傳遞的一種通信方式,其組成部分主要包括光纖光纜技術、光交換技術傳輸技術、光有源器件、光無源器件以及光網絡技術等。
光纖通信的興起是由美籍華人高錕和霍克哈姆引領的,當時他們發表的論文表示他們發現光纖有可能用于通信,這種低損耗的材料自此進入了通信領域。光纖通信技術自被運用以來,發展速度很快。1970年以后,美國康寧公司首先研制成功并投入運用了第一代光纖通信技術---多模光纖系統:工作波長850納米,光纖的損耗為每公里2.5~4.0分貝,最高傳輸率每秒可接受34Mbit的數據;1980年后,光纖通信技術有了很大提高,工作波長達到了1310納米,光纖的損耗為每公里0.55~1.0分貝,光傳輸速率達到每秒可接收140Mbit的數據,信息的傳遞質量大大提高。
光纖通信技術有直接調制和間接調制兩種光調制方式。光纖通信的傳播過程可分為下面幾個階段:首先要把聲音、視頻、圖像等數據轉換成光信號,這樣信源就可以傳輸到光纖進行傳播;再者,攜帶信息的光信號經過光纖傳輸到信宿;最后,信宿再將光信號轉換成電信號。光纖傳播光信號比起電纜傳播電信號速度要快,損耗還要低,而且在成本、重量、施工難度上等也有著明顯的優勢。
2.光纖通信技術的現狀
在我國,光纖通信技術起步雖然較晚,但是已經有了很大的發展。在光纖通信領域也出現了許多的新技術,隨著光纖通訊技術的提升,光纖通信能力也大大提高,越來越多的地區也逐漸地引入了光纖通訊設備。另外,在各個行業和企業中光纖通信的使用也越來越普遍,無論是海底通信、有線電視、局域網還是長途通信等等光纖通信都得到了認可。21世紀以來,光纖通信技術已經成為傳播媒介領域中最重要的技術。
2.1光纖通信逐漸形成系統
光纖通信逐漸形成系統的系統是指地區間系統和行業間系統。在我國,國家干線、省內干線以及區內干線上已經全部采用光纜,地區間的系統已經建成。21世紀是信息大爆炸的時代,人們對信息的依賴程度很高,聲音、圖片、視頻等各種信息的需求量大大增加,并且要求具有實時性。所以許多公司和通訊機構對信息傳遞的容量和速度都有了更高的需求,而信息傳輸量巨大的光纖通信正是滿足了人們的這一要求,行業之間的系統也已經形成。
2.2常規單模和多模光纖技術
在光纖制造方面,我國基本掌握了常規單模和多模光纖的生產技術,已研制出了色散位移光纖(G.655光纖)、大有效面積非零色散位移單模光纖、色散補償光纖(DCF)、摻鉺光纖、保偏光纖、數據光纖。光電器件的研制也取得了顯著進展:高速激光器、增益半導體激光器、量子阱雙穩態激光器、摻鉺光纖激光器、主動鎖模光纖環形孤子激光器、被動鎖模光纖環形激光器、光纖光柵激光器、半導體光放大器、摻鉺光纖放大器(EDFA)DBF- LD與 EA型外調制器的集成器件、應用于接入網的單纖收發集成器件等。
2.3光纖接入技術
光纖接入技術主要是運用于通信業務,它是面向未來的光纖到路邊(FTTC)和光纖到戶(FTTH)的寬帶網絡接入技術,重點解決電話等窄帶業務的有效接入問題外,還可以同時解決調整數據業務、多媒體圖像等寬帶業務的接入問題。
隨著經濟的發展,不僅是在城市,還有在農村,高速數據、高保真音樂、互動視頻等多媒體業務的需求量逐漸增加。這些業務不僅需要寬帶的主干傳輸網絡,更關鍵的部分是用戶接入,尤其是地理環境較差的農村。光纖接入技術的優勢是它可以與ATM、SDH、以太網等多種技術結合,使用性強。
2.4孤子傳輸技術
孤子通信技術是一種利用光孤子脈沖在傳輸過程中的非線性壓縮和色散之間的平衡,以實現長距離高速度通信的技術。
在超大容量的傳輸系統中,色散是影響傳輸質量的一個因子,而利用孤子傳輸技術可以通過光纖本身的非線性來克服這個弱勢,從而可以大大增大無中繼的傳輸距離。孤子抗干擾能力強、抑制極化模色散的優點也是實現長距離高速度通信的主要影響因素。
3. 光纖通信技術的未來發展趨勢
3.1光纖通信將具有更大容量、更高速
光纖通信具有更大容量、更高速是從投入運用到現在一直追求的目標。隨著社會經濟的發展,信息傳遞的容量和速度尤其是電信行業中最大的問題就是無法滿足人們對信息量的獲取。多媒體的告訴發展也對光纖的容量和速度提出了更高的要求。如果光纖傳遞信息的速度提高4倍,那么,信息傳遞的成本將降低30%。這對于居民的日常生產、生活,尤其是對媒體行業的發展,將起到很大的促進作用。
3.2將波分復用技術用于寬帶
目前,波分復用技術是指將不同波長的信號同時在同一光纖上完成傳輸,在光纖通信中已經得到運用,其開發潛力以及達到上限。但是,只有1%運用于寬帶資源上,將波分復用技術用于寬帶課提高的空間還有很大。如果兩者相結合,那么在同一寬帶上可傳輸的信息量將大大提高,寬帶速度也就提高了,將會大大提高人們獲取信息的速度和對網絡系統的滿意度。
隨著互聯網用戶的增多以及網絡分組化,IP業務成為波分復用技術發展的主要推動力量。但是目前波分復用技術的穩定性不強,還需要不斷完善。
3.3使用智能光聯網技術
2000年3月,國際電聯提出了ASON(自動交換光網絡)的概念,目的是智能化的按需分配網絡資源,通過交叉連接和分插功能,為任何地點和任何用戶提供可連接的網絡。了網絡的靈活和高效的重構和重組,因此,可傳遞的信息量增多。
目前,發達國家正在開展智能光聯網技術的研發,我國也應該與時俱進,投入適當的人力和資金進行研發,為維護我國的信息安全奠定基礎。
3.4實現全光網絡
全光網絡是指信號只有在進出網絡時才進行電和光的交換,而在網絡中傳輸和交換的過程中始終以光的形式存在。它的相關技術主要有全光交換、光交叉連接、全光中繼和光復用/去復用等,具有良好的透明性、波長路由特性、兼容和可擴展性。因為全光網絡靠的是“光”的傳輸,所以信息的傳遞速度很快,并且傳送方式多樣, PDH、SDH、ATM等傳送方式都可以使用,提高了網絡資源的利用率。
現在,全光網絡正處于初期的發展階段,但是可開發的潛力很大,并且憑借它極高的信息傳遞速度、簡單的網絡結構將會成為未來信息網絡的核心。
4.結論
根據以上分析,我們可知光纖通信技術在傳遞信息方面發揮著不可替代的作用,從最初的運用到現在,雖然已經得到了很大的發展,但是隨著社會經濟的發展,光纖通信技術還需要不斷發展,以滿足人們對信息不斷提高和維護國家信息安全的需要。
參考文獻:
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關鍵詞:光纖 通信 信息 技術
光纖通信就是利用光導纖維傳輸信號,以實現信息傳遞的一種通信方式。光導纖維通信簡稱光纖通信。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。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。隨著信息科學技術的飛速發展,光纖通信技術越來越受到人們的重視,并逐步地開始普及。究竟什么是光纖通信呢?簡單地說,光纖通信就是利用光作為信息載體、以光纖作為傳輸的通信方式。和以往的通信方式不同,光纖的材料是玻璃的,因其是電氣絕緣體,不需要擔心接地回路,所以光纖之間的串繞非常小;光纖通信系統的通信載體是光波,它的頻率要比以往的電波高得多,再加上光纖又比同軸電纜或導波管的損耗低得多,光纖通信的容量要比微波通信大幾十倍,光纖的芯很細,由多芯組成光纜的直徑也很小,因此光纖通信的傳輸系統所占空間較小,很好地解決了地下管道擁擠的問題;另外,光波在光纖中傳輸,還不會因為光信號泄漏而擔心傳輸的信息被人竊聽,可謂好處多多。
1、光纖通信的發展歷程
1966年,美籍華人高錕同霍克哈姆發表了關于傳輸介質新概念的論文,這篇論文具有劃時代的意義,它奠定了利用光纖進行通信的基礎,指明了利用光纖進行通信的可能性。1970年,美國康寧公司成功了研制出了損耗20dB/km的石英光纖。促使光纖通信研究的進一步發展。1976年,NTT公司繼續將光纖損耗度降低,達到了0.47dB/km。1977年,美國首先推出了用多模光纖進行光纖通信實驗。實現了第一代光纖通信系統。1981年,實現了第二代光纖通信系統。1984年,實現了第三代光纖通信系統。80年代后期,實現了第四代光纖通信系統。而后,利用光波分復用提高速率,利用光波來增長傳輸距離的系統,即第五代光纖通信系統。
2、光纖通信技術的特點
2.1 大容量、高速度
光纖通信的第一特點就是容量大,光纖比銅線或電纜有大得多的傳輸帶寬,雖然現在的單波長光纖通信系統由于終端設備的電子瓶頸效應而不能發揮光纖帶寬大的優勢,但是經過一系列的技術處理,單波長光纖通信系統的傳輸容量也在大幅增加,目前,光纖的傳輸速率一般在2.5Gbps 到10Gbps,還有很大的擴展空間。
2.2 損耗低
和以往的任何傳輸方式相比,光纖傳輸的損耗都是最低的,目前,商品石英光纖損耗可低于0~20dB/km,隨著科技的進步,將來采用非石英系統極低損耗光纖,那么,它的損耗可能更低,這就意味著通過光纖通信系統可以跨越更大的無中繼距離,這無疑就減少了中繼站數目,成本也就可以大幅降下來。
2.3 保密性好
大家都知道,電波傳輸時容易出現電磁波的泄漏,保密性差,而光波在光纖中傳輸,光信號被完善地限制在光波導結構中,泄漏的射線則被環繞光纖的不透明包皮所吸收,不會出現泄漏,因而光纖通信不會造成串音,也不會被竊聽,保密性非常好。
2.4 抗電磁干擾能力強
光纖材料由石英制成的,不僅絕緣性好,抗腐蝕,更重要的是抗電磁干擾能力強,它既不受雷電、電離層和太陽黑子的變化和活動的干擾,也不受人為釋放的電磁干擾,可以與高壓輸電線平行架設或與電力導體復合構成復合光纜,也特別適合于軍事應用。
另外,光纖還有很多其他的優點,比如光纖徑細、輕柔、易于鋪設,其原料資源豐富,成本低,其自身溫度穩定性好、壽命長等等,這些特點決定了光纖將在各個領域得到廣泛應用。
3、光纖通信技術的應用
3.1 光纖通信技術的分類
(1)光纖傳感技術。因為光纖傳感器具有耐腐蝕、寬頻帶、防爆性、體積小、耗電少的優點,所以其可分為功能型傳感器和非功能型傳感器;(2)波分復用技術。根據每一信道光波的頻率不同,利用單模光纖低損耗區帶來的巨大寬帶資源,可以將光纖的低損耗窗口劃分成為若干個信道,采用分波器來實現不同光波的耦合與分離;(3)光纖接入技術。光纖接入技術的應用十分廣泛,已經應用到千家萬戶。光纖接入技術不僅僅可以解決窄帶的業務,也可以解決多媒體圖像等業務。
3.2 光纖通信技術的現實應用
現今,我國的光纖通信產業發展十分迅速,尤其是廣播電視網、電信干線傳輸網、電力通信網等發展極其迅速,使得對于光纖光纜的需求量急劇地增加。因為廣電綜合信息網規模的擴大和系統的復雜難度的提升,讓我們在對于全網的管理和維護以及設備故障的判定等問題上存在著很大的難度。為了解決以上存在的問題,采用了ATM+或者是SDH+光纖組成寬帶數字傳輸系統。對于這個傳輸網,我們可以采用環網傳輸系統,也可以采用鏈路系統或者是用它們組成的各種不同形式滿足不同需要的符合網絡。我們可以采用寬帶傳輸系統,可以將通道設置為廣播的方式,這樣的話,可以讓人們在任何地方都可以對同樣的電視節目進行下載,也可以讓工作人員對下載的權限進行統一設置,更有利于管理。在全國各地目前已經具有基本規模的有線電視網絡的基礎上,寬帶多媒體傳輸網絡是比較容易實現的。我們可以通過數據通道或者是電信網中的語音通道來形成上行信號,也可以通過語音接入系統來完成上行信號的傳送。
4、光纖通信技術發展趨勢
4.1 向超高速、超大容量發展
目前10Gbps系統已開始大批量裝備網絡,在理論上,基于時分復用的高速系統的速率還有望進一步提高,例如在實驗室傳輸速率已能達到4OGbps,然而,采用電的時分復用來提高傳輸容量的作法已經接近硅和鎵砷技術的極限,電的40Gbps系統在性能價格比及在實用中是否能成功也還是個未知因素,可以說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了不到1%,99%的資源尚待發掘。于是人們將目光轉向波分復用,采用波分復用系統可以將光纖容量迅速擴大幾倍乃至上百倍,可以大大降低成本,可以方便快捷的引入寬帶新業務,有望實現光聯網,基于此,近幾年波分復用系統發展十分迅速,預計不久實用化系統的容量即可達到1Tbps的水平。
4.2 實現光聯網的全面發展
盡管波分復用系統技術有諸多好處,但依舊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,光的分插復用器(OADM)和光的交叉連接設備(OXC)均已在實驗室研制成功,并已投入商用。實現光聯網的基本目的是:(1)實現超大容量光網絡;(2)實現網絡擴展性,允許網絡的節點數和業務量的不斷增長;(3)實現網絡可重構性,達到靈活重組網絡的目的;(4)實現網絡的透明性,允許互連任何系統和不同制式的信號;(5)實現快速網絡恢復,恢復時間可達100ms。光聯網的全面發展將對21世紀的中國產生重要的影響。
4.3 新一代的光纖
近幾年來隨著IP 業務量的爆炸式增長,傳統的單模光纖已暴露出力不從心的態勢,目前已出現了兩種不同的新型光纖,即非零色散光纖(G.655光纖)和無水吸收峰光纖(全波光纖)。
4.3.1 新一代的非零色散光纖
非零色散光纖(G.655光纖)的基本設計思想是在1550 窗口工作波長區具有合理的較低色散,足以支持10Gbps的長距離傳輸而無需色散補償,從而節省了色散補償器及其附加光放大器的成本;同時,其色散值又保持非零特性,具有一起碼的最小數值(如2ps/(nm.km)以上),足以壓制四波混合和交叉相位調非線性影響,適宜開通具有足夠多波長的DWDM系統,同時滿足TDM和DWDM兩種發展方向的需要。
4.3.2 全波光纖
與長途網相比,城域網面臨更加復雜多變的業務環境,要直接支持大用戶,因而需要頻繁的業務量疏導和帶寬管理能力,顯然開發具有盡可能寬的可用波段的光纖成為關鍵。全波光纖就是在這種形勢下誕生的,全波沒有了水峰,光纖可以開放第5 個低損窗口,從而使可復用的波長數大大增加,使元器件特別是無源器件的成本大幅度下降,從而降低了整個系統的成本;另外上述波長范圍內,光纖的色散僅為1550nm 波長區的一半,因而,容易實現高比特率長距離傳輸。
5、結語
在新世紀的信息技術發展中,光纖通信技術將成為重要的支撐平臺,光纖通信也將成為未來通信發展的主流,光纖通信有著巨大的潛力等待人們的開發。
參考文獻
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[論文摘要]分析光纖通信技術的發展歷史與發展現狀,并對光纖通信技術的發展趨勢進行了展望。
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?;赪DM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。
(六)解決全網瓶頸的手段一光接入網
近幾年,網絡的核心部分發生了翻天覆地的變化,無論是交換,還是傳輸都己更新了好幾代。不久,網絡的這一部分將成為全數字化的、軟件主宰和控制的、高度集成和智能化的網絡,而另一方面,現存的接入網仍然是被雙絞線銅線主宰的(90%以上)、原始落后的模擬系統。兩者在技術上存在巨大的反差,制約全網的進一步發展。為了能從根本上徹底解決這一問題,必須大力發展光接入網技術。因為光接入網有以下幾個優點:(1)減少維護管理費用和故障率;(2)配合本地網絡結構的調整,減少節點,擴大覆蓋;(3)充分利用光纖化所帶來的一系列好處;(4)建設透明光網絡,迎接多媒體時代。
參考文獻:
論文摘要:光纖通信不僅可以應用在通信的主干線路中,還可以應用在電力通信控制系統中,進行工業監測、控制,而且在軍事領域的用途也越來越為廣泛。本文探討了光纖通信技術的主要特征及應用。
1.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。在光纖通信系統中,作為載波的光波頻率比電波的頻率高得多,而作為傳輸介質的光纖又比同軸電纜或導波管的損耗低得多,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造的,它是電氣絕緣體,因而不需要擔心接地回路,光纖之間的串繞非常??;光波在光纖中傳輸,不會因為光信號泄漏而擔心傳輸的信息被人竊聽;光纖的芯很細,由多芯組成光纜的直徑也很小,所以用光纜作為傳輸信道,使傳輸系統所占空間小,解決了地下管道擁擠的問題。
光纖通信在技術功能構成上主要分為:(1)信號的發射;(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.光纖通信技術的特點
(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,光纖通信系統的于光源的調制特性、調制方式和光纖的色散特性。對于單波長光纖通信系統,由于終端設備的電子瓶頸效應而不能發揮光纖帶寬大的優勢。通常采用各種復雜技術來增加傳輸的容量,特別是現在的密集波分復用技術極大地增加了光纖的傳輸容量。目前,單波長光纖通信系統的傳輸速率一般在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的損耗都低;若將來采用非石英系統極低損耗光纖,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,由于中繼站數目的減少,系統成本和復雜性可大大降低。
(3)抗電磁干擾能力強。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。與之相聯系的一個重要特性是光波導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或與電力導體復合構成復合光纜。這一點對于強電領域(如電力傳輸線路和電氣化鐵道)的通信系統特別有利。由于能免除電磁脈沖效應,光纖傳輸系還特別適合于軍事應用。
(4)無串音干擾,保密性好。在電波傳輸的過程中,電磁波的泄漏會造成各傳輸通道的串擾,而容易被竊聽,保密性差。光波在光纖中傳輸,因為光信號被完善地限制在光波導結構中,而任何泄漏的射線都被環繞光纖的不透明包皮所吸收,即使在轉彎處,漏出的光波也十分微弱,即使光纜內光纖總數很多,相鄰信道也不會出現串音干擾,同時在光纜外面,也無法竊聽到光纖中傳輸的信息。
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。由于光纖通信具有以上的獨特優點,其不僅可以應用在通信的主干線路中,還可以應用在電力通信控制系統中,進行工業監測、控制,而且在軍事領域的用途也越來越為廣泛。
3.光纖通信技術在有線電視網絡中的應用
20世紀90年代以來,我國光通信產業發展極其迅速,特別是廣播電視網、電力通信網、電信干線傳輸網等的急速擴展,促使光纖光纜用量劇增。廣電綜合信息網規模的擴大和系統復雜程度的增加,全網的管理和維護,設備的故障判定和排除就變得越來越困難??梢圆捎肧DH+光纖或ATM+光纖組成寬帶數字傳輸系統。該傳輸網可以采用帶有保護功能的環網傳輸系統,鏈路傳輸系統或者組成各種形式的復合網絡,可以滿足各種綜合信息傳輸。對于電視節目的廣播,采用的寬帶傳輸系統可以將主站到地方站的所需數字,通道設置成廣播方式,同樣的電視節目在各地都可以下載,也可以通過網絡管理平臺控制不同的站下載不同的電視節目
有線電視網絡在全國各地已基本形成,在有線電視網絡現有的基礎上,比較容易地實現寬帶多媒體傳輸網絡,因此在目前的情況下,不應完全廢除現有的有線電視網,而用少量的投資來完善和改造它,滿足人們的目前需要。很多地區的CATV已經是光纖傳輸,到用戶端也是同軸電纜進入千萬家。但是現在建設的CATV大多是單向傳輸,上行信號不能在現有的有線電視網中傳送??梢酝ㄟ^電信網PSTN中語音通道或數據通道形成上行信號的傳送,也可以通過語音接入系統來完成。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中的寬帶傳輸系統構成廣電網中自己的上行信號的傳送,組成了雙向應用的Internet網。
現在光通信網絡的容量雖然已經很大,但還有許多應用能力在閑置,今后隨著社會經濟的不斷發展,作為經濟發展先導的信息需求也必然不斷增長,一定會超過現有網絡能力,推動通信網絡的繼續發展。因此,光纖通信技術在應用需求的推動下,一定不斷會有新的發展。
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一、光纖通信的概況
光纖通信技術的誕生給通信領域帶來了一場革命。學者C﹒K﹒Kao和HC﹒A﹒Hock在1966年發表傳遞新概念的論文,才建立光纖通信的基礎,光纖通信學習使用方面的發展是非??斓摹<夹g是不斷革新,應用范圍不斷擴大,現在新技術的光通信仍然是新興不斷,現在光通信追求的目標是超長距離的高速和廣闊的能力,主要是利用放大器延長傳輸距離,它是依靠單波長時分復用(etdm)來提高利率的,利用密集波分復用(DWDM)以改善單一光的纖傳輸能力,并采取了一些新的技術,如新形式的調節,利用光電技術以改善裝備的性能,以促進不同更新的光纖通信系統。
二、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。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。
三、光纖通信技術的發展趨勢
1.向超高速系統的發展。從過去20多年的電信發展史看,網絡容量的需求和傳輸速率的提高一直是一對主要矛盾。傳統光纖通信的發展始終按照電的時分復用(TDM)方式進行,每當傳輸速率提高4倍,傳輸每比特的成本大約下降30%~40%:因而高比特率系統的經濟效益大致按指數規律增長,這就是為什么光纖通信系統的傳輸速率在過去20多年來一直在持續增加的根本原因。目前商用系統已從45Mbps增加到10Gbps,其速率在20年時間里增加了2000倍,比同期微電子技術的集成度增加速度還快得多。高速系統的出現不僅增加了業務傳輸容量,而且也為各種各樣的新業務,特別是寬帶業務和多媒體提供了實現的可能。
2.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了不到1%,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極光纖上傳送,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。采用波分復用系統的主要好處是:①可以充分利用光纖的巨大帶寬資源,使容量可以迅速擴大幾倍至上百倍;②在大容量長途傳輸時可以節約大量光纖和再生器,從而大大降低了傳輸成本:③與信號速率及電調制方式無關,是引入寬帶新業務的方便手段;④利用WDM網絡實現網絡交換和恢復可望實現未來透明的、具有高度生存性的光聯網。
3.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,光的分插復用器(OADM)和光的交叉連接設備(OXC)均已在實驗室研制成功,前者已投入商用。實現光聯網的基本目的是:①實現超大容量光網絡;②實現網絡擴展性,允許網絡的節點數和業務量的不斷增長;③實現網絡可重構性,達到靈活重組網絡的目的;④實現網絡的透明性,允許互連任何系統和不同制式的信號;⑤實現快速網絡恢復,恢復時間可達100ms。鑒于光聯網具有上述潛在的巨大優勢,發達國家投入了大量的人力、物力和財力進行預研。光聯網已經成為繼SDH電聯網以后的又一新的光通信發展。
4.新一代的光纖。近幾年來隨著IP業務量的爆炸式增長,電信網正開始向下一代可持續發展的方向發展,而構筑具有巨大傳輸容量的光纖基礎設施是下一代網絡的物理基礎。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,即非零色散光纖(G.655光纖)和無水吸收峰光纖(全波光纖)。