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光纤通信中应用的新技术

光纤通信中应用的新技术
光纤通信中应用的新技术

一﹑光纤通信中应用的新技术

1.1光弧子通信

1844年,苏格兰海军工程师约翰·斯科特·亚瑟对船在河道中运动而形成水的波峰进行观察,发现当船突然停止时,原来在船前被推起的水波依然维护原来的形状、幅度和速度向前运动,经过相当长的时间才消失。这就是著名的孤立波现象。孤立波是一种特殊形态的波,它仅有一个波峰,波长为无限,在很长的传输距离内可保持波形不变。人们从孤立波现象得到启发,引出了孤子的概念,而以光纤为传输媒介,将信息调制到孤子上进行通信的系统则称作光孤子传输系统。

光脉冲在光纤中传播,当光强密度足够大时会引起光脉冲变窄,脉冲宽度不到1个Ps,这是非线性光学中的一种现象,称为光孤子现象。若使用光孤子进行通信可使光纤的带宽增加10~100倍,使通信距离与速度大幅度地提高。于常规的线性光纤通信系统而言,限制其传输容量和距离的主要因素是光纤的损耗和色散。随着光纤制作工艺的提高,光纤的损耗已接近理论极限,因此光纤色散便成为实现超大容量光纤通信亟待解决的问题。光纤的色散,使得光脉冲中不同波长的光传播速度不一致,结果导致光脉冲展宽,限制了传输容量和传输距离。由光纤的非线性所产生的光孤子可抵消光纤色散的作用。因此,利用光孤子进行通信可以很好地解决这个问题。

光纤的群速度色散和光纤的非线性,二者共同作用使得孤子在光纤中能够稳定存在。当工作波长大于1.3¨m时,光纤呈现负的群速度色散,即脉冲中的高频分量传播速度快,低频分量传播速度慢。在强输入光场的作用下,光纤中会产生较强的非线性克尔效应,即光纤的折射率与光场强度成正比,进而使得脉冲相位正比于光场强度,即自相位调制,这造成脉冲前沿频率低,后沿频率高,因此脉冲后沿比脉冲前沿运动得快,引起脉冲压缩效应。当这种压缩效应与色散单独作用引起的脉冲展宽效应平衡时即产生了束缚光脉冲——光孤子,它可以传播得很远而不改变形状与速度。

光孤子通信的关键技术是产生皮秒数量级的光孤子和工作在微波频率的检测器。目前用多模光纤激光器和DFB激光器已能产生几十皮秒的光孤子。但真正要投入使用还有许多问题需要解决。

1.2相干光通信

迄今为止的光纤通信系统,几乎都是采用强度调制一直接检波的方式。这种方式的优点是调制和解调容易,系统的成本较低,但性能还需进一步提高。人们把光通信和无线电通信相比较,发现这种方式与早期无线电通信的直接检波类似。在直接检波以后,无线电通信通过引入外差检波方式,避免了高频放大滤波的困难,得到了混频增益,提高了接收选择性。通过引入相干调制技术,充分利用了无线电波的频率和相位信息,大大地改善了无线电通信系统的性能。类似地,在光通信中利用相干调制和外差检测技术,也可改善光通信的性能,这就是相干光通信。

在相干光通信中主要利用了相干调制和外差检测技术,所谓相干调制,就是利用要传输的信号来改变光载波的频率、相位和振幅(而不像强度检测那样只是改变光的强度),这就需要光信号有确定的频率和相位(而不像自然光那样没有确定的频率和相位),即应是相干光。激光就是一种相干光。所谓外差检测,就是利用一束本机振荡产生的激光与输入的信号光在光混频器中进行混频,得到与信号光的频率、相位和振幅按相同规律变化的中频信号。由于相干光通信具有灵敏度高、选择性好的优点,可以用来做成大容量、长距离的干线网。在光纤有线电视系统中,如果采用相干光通信技术,可以建成光纤到户的系统。由于选择性的提高,可以传输多得多的频道;由于接收机灵敏度的提高,使带动的用户数大大增加;采用可调谐本振接收机,用户可以方便地随时选择信道。相干光通信技术,目前还只是试验阶

段,随着光通信技术、微电子技术和计算机技术的飞速发展,在不远的将来,相干光通信技术将在实际通信中发挥巨大的作用。

1.3光复用技术

在SDH传输网中,多路信号的复用是对电信号进行时分复用。在全光通信网中则需要直接对光信号复用,以光信号的复用,,可以用和码分复用。光时波长上,把时间分割成若干个时隙,然后个光网络单元在每帧内只能在指定的时隙向上行信道发送信号,在满足定时和同步的条件下,光交换网络可以从各个时隙中分别接收到各光网络单元的信号而不混淆。在光时分复用系统中,与信号有关的所有电子设备均工作在基带比特速率下,因而不存在电子瓶颈问题。

在发送侧,各光网络单元从光交换网络到光网络单元的下行信号中提取发送定时,由模式锁定激光器产生一定宽度的连续光脉冲,并提供时分复用所必需的低占空比的脉冲流,通过铌酸锂光调制器对输人数据进行取样编码,形成n路载有信息的光脉冲,各路光脉冲分别经可变光延时线调整至合适的位置,即调整到规定的时隙,之后在3dB光纤方向耦合器中复用成一路光脉冲信号,经放大送人光纤中传输。

在接收端,首先实现全光解复用,即利用光纤分路器取出部分光功率,送入定时提取锁相环提取时钟同步信号,并用此信号激励可调谐模式锁定激光器产生光控脉冲,去控制全光解复用器,实现光时分解复用,从而获得n路光脉冲信号,然后送入时分光交换网络中进行交换。

采用光时分复用技术提高了传输速率,大大提高了系统容量,同时还可和其它复用方式结合,如和WDM相结合,利用多个光载波来实现时分多路光脉冲信号的传送,还可成倍地提高系统容量。波分复用(WDM)是将波长间隔为数十nm的多个光源独立进行调制,让其在同一条光纤中传输,可使光纤中传输的信息容量增加几倍至几十倍。光的波分复用按传输方向可分为单向波分复用和双向波分复用。但现在一般不采用双向波分复用系统,而分别用两根光纤传输正向和反向光信号。在单向波分复用系统中,发送端有N个发出不同波长光的激光器,把它们分别进行调制后,利用光的复用器合起来,耦合到一根光纤中传输。在接收端再利用解复用器把这N束波长不同的光载波分开,分别送至相应的光检测器得出各自的信息。

采用WDM技术不仅可以扩大通信容量,还可以为通信带来巨大的经济效益,因而近几年对这方面的研究方兴未艾。随着技术的进步,波分复用的间隔越来越小,可以容纳更多的光载波。波长间隔小于10nm的波分复用称为密集波分复用(或频分复用)。

码分复用(OCDMA)是一种扩频通信,其中不同用户的数字信号先要对每个用户特有的相互正交的码序列进行模2加,再调制到光信号上。在接收端,只有用用户特有的正交码才能恢复原来的数字信号,其他支路的信号只表现为本底噪声,不会形成干扰。光的码分复用集合了码分复用和光纤传输的优点,具有保密性强的特点。这是因为不知道用户特有的正交码不可能恢复原有的信号;即使知道用户的正交码,也必须非常靠近网络才能解码,给窃听者造成极大的困难。由于码分复用让所有用户共享整个信道,而不是分时占用,用户可有随时异步接入,非常方便。

1.4光交换技术

在全光通信网中,直接对光信号进行透明交换,不需经过光电和电光转换,克服了光电转换器件响应速度慢的问题,大大提高了交换速率和吞吐量。光交换有空分、时分和波分三种方式。空分光交换是在不同光纤中传输的光信号之间进行的交换,它可以通过2×2等基本空间光开关的不同组合来实现。

时分光交换把输入端某一时间位置的光信号转到另一时间位置。一般由空间光开关和光纤延时线组成。波分光交换是把波分复用中一个波长的光变成另一波长的光。采用上述三

种光交换的基本方式,可以灵活组成多种复合光交换。例如空分+时分、空分+波分、空分+时分+波分等。

密集波分复用技术的进步使得一根光纤上能够承载上百个波长信道,输带宽最高记录已经达到了T比特级。同时,现有的大部分情况是光纤在传输部分带宽几乎无限——200Tb/s,窗口200nm。相反,在交换部分,仅仅只有几个Gb/s,这是因为电子的本征特性制约了它在交换部分的处理能力和交换速度。所以,许多研究机构致力于研究和开发光交换/光路由技术,试图在光子层面上完成网络交换工作,消除电子瓶颈的影响。当全光交换系统成为现实,就足够可以满足飞速增长的带宽和处理速度需求,同时能减少多达75%的网络成本,具有诱人的市场前景。

光信号处理可以是线路级的、分组级的或比特级的。WDM光传输网属于线路级的光信号处理,类似于现存的电路交换网,是粗粒度的信道分割;光时分复用OTDM 是比特级的光信号处理,由于对光器件的工作速度要求很高,尽管国内外的研究人员做了很大努力,但离实用还有相当的距离;光分组交换网属于分组级的光信号处理,和OTDM相比对光器件工作速度的要求大大降低,与WDM相比能更加灵活、有效地提高带宽利用率。随着交换和路由技术在处理速度和容量方面的巨大进步,OPS技术已经在一些领域取得了重大进展。光交换技术可以分成光路交换技术和分组交换技术。

光路交换又可分成三种类型,即空分(SD)、时分(TD)和波分/频分(WD/FD)光交换,以及由这些交换组合而成的结合型。其中空分交换按光矩阵开关所使用的技术又分成两类,一是基于波导技术的波导空分,另一个是使用自由空间光传播技术的自由空分光交换。光分组交换中,异步传送模式是近年来广泛研究的一种方式。

日本开发了两种空分光交换系统――多媒体交换系统和模块光互连器。两种系统均采用8×8二氧化硅光开关。多媒体光交换系统支持G4传真、10Mpbs局域网和400Mpbs的高清晰度电视。

光时分交换技术开发进展很快,交换速率几乎每年提高一倍。1996年推出了世界上第一台采用光纤延迟线和4×4铌酸锂光开关的32Mpbs时分复用交换系统。光波分交换能充分利用光路的宽带特性,不需要高速率交换,技术上较易实现。1997年采用高速MI (Michelson Interferometer)波长转换器的20Gbps波分复用光交换系统问世。

1.5 全光通信网

近几年,因特网的用户数量和网上信息量急剧增长,原来的传输网络已不能满足要求,人们不得不积极开发新型的互联网络,这就是全光网络。全光网络以光纤为物理介质,采用光波分复用设备、光放大器、光交换机、光路由器等光设备组成。

全光网络利用光节点来代替电节点,信号的复用、传输、交换、存储和业务调度都在光域内进行,避免了光电信号的反复转换,既提高了信号的质量,又克服了光电转换器件响应速度慢的瓶颈,加快了信号的传输速率。

在全光网络中,有IP Over Optical、IP Over WDM等多种形式接入,无需经过ATM、SDH传输网络。

在用户端,需要有电路层、电通道层、电复用段层等对用户信息进行处理、复用、适配和传送,提供IP多协议封装、分组定界、差错控制,提供QoS保证,需要物理层提供光信号的传输通路外,还需要光层进行进一步的光复用。而在光网络的中间节点,则只需要光层和物理层。用户端和光网络节点的光层负责提供光信号的传输通道,它又可分为光信道层、光复用段层、光传输段层等。

通信网从目前的光电混合网向全光网过渡,还有很长的路要走,这其中的主要原因是光信息处理技术尚不成熟,如光缓存、光逻辑等都还在实验室研究阶段。与波长路由技术紧密相关的波长变换技术距实用化也还有一定的距离,但这些领域的研究工作在不断的取得突

破。各种类型的全光实验网也在小范围内运行,它预示着通信网向第三代的全光网过渡并不是遥不可及的事情。

1.6 光纤接入技术

随着通信业务量的不断增加,业务种类也更加丰富,人们不仅需要语音业务,高速数据、高保真音乐、互动视频等多媒体业务也已经得到了更多用户的青睐。光纤接入网可分为有源光网络A(ON)和无源光网络((PON。)采用SDH技术、ATM技术、以太网技术在光接入网系统中称为有源光网络。若光配线网(ODN全)部由无源器件组成,不包括任何有源节点,则这种光接入网就是无源光网络。

现阶段,无源光网络P(ON)技术是实现FT-Tx的主流技术。典型的PON系统由局侧OLT光(线路终端)、用户侧ONUO/NT(光网络单元)以ODN-OrgnizationDevelopment Network(光分配网络)组成。PON技术可节省主干光纤资源和网络层次,在长距离传输条件夏可提供双向高带宽能力,接入业务种类丰富,运维成本大幅降低,适合于用户区域较分散而每一区域内用户又相对集中的小面积密集用户地区。

为实现信息传输的高速化,满足大众的需求,不仅要有宽带的主干传输网络,用户接入部分更是关键,光纤接入网是高速信息流进千家万户的关键技术。在光纤宽带接入中,由于光纤到达置的不同,有FTB、FTTC,FTTCab和FTTH等不同的应用,统称FTTx。/FTTH(光纤到户)是光纤宽带接入的最终方式,它提供全光的接入,因此,可以充分利用光纤的宽带特性,为用户提供所需要的不受限制的带宽,充分满足宽带接入的需求。我国从2003年起,在“863”项目的推动下,开始了FTTH的应用和推广工作。迄今已经在30多个城市建立了试验网和试商用网,包括居民用户、企业用户、网吧等多种应用类型,也包括运营商主导、驻地网运营商主导、企业主导、房地产开发商主导和政府主导等多种模式,发展势头良好。不少城市制定了FTTH的技术标准和建设标准,有的城市还制门了相应的优惠政策,这此都为FTTH在我国的发展创造了良好的条件。

在FTTH应用中,主要采用两种技术,即点到点的P2P技术和点到多点的xPON技术,亦可称为光纤有源接入技术和光纤无源接入技术。P2P技术主要采用通常所说的MC(媒介转换器)实现用户和局端的自接连接,它可以为用户提供高带宽的接入。目前,国内的技术可以为用户提供FE或GE的带宽,对大中型企业用户来说,是比较理想的接入方式。二二新技术的比较

2.1光弧子通信的优缺点及技术的难点和发展前景

全光式光孤子通信,是新一代超长距离、超高码速的光纤通信系统,更被公认为是光纤通信中最有发展前途、最具开拓性的前沿课题。光孤子通信和线性光纤通信比较有一系列显著的优点:传输容量比最好的线性通信系统大1个~2个数量级;可以进行全光中继。由于孤子脉冲的特殊性质使中继过程简化为一个绝热放大过程,大大简化了中继设备,高效、简便、经济。光孤子通信和线性光纤通信比,无论在技术上还是在经济都具有明显的优势,光孤子通信在高保真度、长距离传输方面,优于光强度调制/直接检测方式和相干光通信。/正因为光孤子通信技术的这些优点和潜在发展前景,国际国内这几年都在大力研究开发这一技术。迄今为止的研究已为实现超高速、超长距离无中继光孤子通信系统奠定了理论的、技术的和物质的基础:孤子脉冲的不变性决定了无需中继;光纤放大器,特别是用激光二极管泵浦的掺铒光纤放大器补偿了损耗;光孤子碰撞分离后的稳定性为设计波分复用提供了方便;采用预加重技术,且用色散位移光纤传输,掺铒光纤集总信号放大,这样便在低增益的情况下减弱了ASE的影响,扩大了中继距离;导频滤波器有效地减小了超长距离内噪声引起的孤子时间抖动;本征值通信的新概念使孤子通信从只利用基本孤子拓宽到利用高阶孤子,从而可增加每个脉冲所载的信息量

光孤子技术未来的前景是:在传输速度方面采用超长距离的高速通信,时域和频域的

超短脉冲控制技术以及超短脉冲的产生和应用技术使现行速率10~20Gbit/s提高到100Gbit/s 以上;在增大传输距离方面采用重定时,整形,再生技术和减少ASE,光学滤波使传输距离提高到100000公里以上;在高性能EDFA方面是获得低噪声高输出EDFA。当然实际的光孤子通信在技术上仍存在“如何延长放大间距、减少放大器数量”等一些亟待解决的问题,但目前已取得的突破性进展使我们相信,光孤子通信在超长距离、高速、大容量的全光通信中,尤其在海底光通信系统中,有着光明的发展前景。目前,光孤子通信处于实验开发阶段,日、美、英等国已经进入了一些超大容量,超长距离的传输阶段试验。

2.2相干光通信的优缺点及技术的难点和发展前景

从1988开始,在世界上已进行了许多相干光传输的现场试验,但其却迟迟没有商用,一是因为相干光通信技术难度高,如要求LD的谱线宽度很LD的频率稳定度高,本振的光波与所接受的光信号要保持偏振(光波的电场振动方向)匹配等等。解决偏振匹配的方法之一是加偏振控制器,使本振光波自动地与接收光波的偏振保持一致,但偏振控制器的自动控制是复杂的;二是光放大器和光波分复用技术的出现也在一定程度上抑制了其发展。因此相干光通信的接收灵敏度高这一优势便不太明显了,但是从长远看相干光通信还是具有应用优势的:

(1)灵敏度高,中继距离长

相干光通信的一个最主要的优点是相干检测能改善接收机的灵敏度。在相同的条件下,相干接收机比普通接收机提高灵敏度约20dB,可以达到接近散粒噪声极限的高性能,因此也增加了光信号的无中继传输距离。

(2)选择性好,通信容量大

相干光通信的另一个主要优点是可以提高接收机的选择性。在直接探测中, 接收波段较大,为抑制噪声的干扰,探测器前通常需要放置窄带滤光片,但其频带仍然很宽。在相干外差探测中,探测的是信号光和本振光的混频光,因此只有在中频频带内的噪声才可以进入系统,而其它噪声均被带宽较窄的微波中频放大器滤除。可见,外差探测有良好的滤波性能,这在星间光通信的应用中会发挥重大作用。此外,由于相干探测优良的波长选择性,相干接收机可以使频分复用系统的频率间隔大大缩小,即密集波分复用(DWDM),取代传统光复用技术的大频率间隔,具有以频分复用实现更高传输速率的潜在优势。

(3)具有多种调制方式

在传统光通信系统中,只能使用强度调制方式对光进行调制。而在相干光通信中,除了可以对光进行幅度调制外,还可以使用PSK、DPSK、QAM等多种调制格式,利于灵活的工程应用,虽然这样增加了系统的复杂性,但是相对于传统光接收机只响应光功率的变化,相干探测可探测出光的振幅、频率、位相、偏振态携带的所有信息,因此相干探测是一种全息探测技术,这是传统光通信技术不具备的。

相干光通信的出现,为光纤通信实现大容易、高速率、长距离传输开辟了一条新的途径。

2.3光复用技术的优缺点及技术的难点和发展前景

光复用技术有如下的特点:

(1)充分利用光纤的巨大带宽资源

光纤具有巨大的带宽资源(低损耗波段),WDM技术使一根光纤的传输容量比单波长传输增加几倍至几十倍甚至几百倍,从而增加光纤的传输容量,降低成本,具有很大的应用价值和经济价值。

(2)同时传输多种不同类型的信号

由于WDM技术使用的各波长的信道相互独立,因而可以传输特性和速率完全不同的信号,完成各种电信业务信号的综合传输,如PDH信号和SDH信号,数字信号和模拟信号,

多种业务(音频、视频、数据等)的混合传输等。

(3)节省线路投资

采用WDM技术可使N个波长复用起来在单根光纤中传输,也可实现单根光纤双向传输,在长途大容量传输时可以节约大量光纤。另外,对已建成的光纤通信系统扩容方便,只要原系统的功率余量较大,就可进一步增容而不必对原系统作大的改动。

(4)降低器件的超高速要求

随着传输速率的不断提高,许多光电器件的响应速度已明显不足,使用WDM技术可降低对一些器件在性能上的极高要求,同时又可实现大容量传输。

采用波分复用技术可以大大提高光纤的传输容量:在市话中继线上采用波分复用技术,可以在不设新的光缆条件下,增加原有线路的容量,这样,既可以节省大量投资,又缓解地下管道的拥挤局面。

要实现波分复用,一是要研究出具有足够传输宽带的光纤,二是要研制出相应的光合波器和分波器,实现光的分路的方法较多,关键是所用光合波/分波器的插入损耗要小(光合波器与分波器均为无源器件),这是波分复用技术的研究重点之一。另外一个研究重点是如何提高波分复用度,已实验(或实用)成功的波分复用系统,国内2.5G系统已达32个波分,10G系统8波道复用也已试验成功。国际上,美国实验成功的最高波道数已达到1022个。

WDM技术具有明显的技术优势,对于一个幅员辽阔的发展中国家来说,推广应用WDM技术显得尤为重要。而全光网络是未来信息传送网的发展方向,它可以直接对光信号进行处理,不仅大大简化了网络结构,降低了成本,而且极大地提高了网络的稳定性与可靠性。如果说20世纪的通信是电网络的时代,那么21世纪的信息传输将会是全新的光网络时代。

三、结语

光纤通信技术从光通信中脱颖而出,已成为现代通信的主要支柱之一,在现代电信网中起着举足轻重的作用。光纤通信作为一门新兴技术,其近年来发展速度之快、应用面之广是通信史上罕见的,也是世界新技术革命的重要标志和未来信息社会中各种信息的主要传送工具。

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浅谈光纤通信技术的发展及其应用

浅谈光纤通信技术的发展及其应用 发表时间:2016-11-02T16:56:20.480Z 来源:《基层建设》2016年14期作者:张运器 [导读] 摘要:随着社会的发展和时代的进步,我国的综合国力逐渐增强,人们对通信的技术和质量也有了更高的要求。 广州市奇成通信技术服务有限公司 摘要:随着社会的发展和时代的进步,我国的综合国力逐渐增强,人们对通信的技术和质量也有了更高的要求。光纤通信作为新兴技术被广泛的应用在各国各行业的科技领域中,尤其是在电信网络中起着不可忽视的作用,在我国的通信行业中,光纤通信技术占据着主要的作用。光纤通信技术不仅能在通信主干路中得到应用,还能在电力通信的控制系统中得到应用,对工业进行控制和检测,为通信行业带来了很大的积极作用,为通信行业的发展和进步奠定了基础。 关键词:光纤通信技术;发展趋势;通信行业;应用 虽然光纤通信技术被广泛的应用在各国的通信行业中,但是光纤通信技术的使用历史并不是很长,早在二十世纪就有科学家对光纤通信进行了探索,但由于极高的造价导致研究不得不中断。光纤通信技术使通信行业得到了前所未有的发展,现阶段光纤通信的技术取得了得到了很大的提高,不断得到补充的新技术使我国通信行业的能力得到了极大的提高,使全国的大部分地区都实现了光纤通信技术的应用。只有良好的利用光纤通信,不断的提高光纤通信的技术才能使我国的通信行业得到长足的发展。 一、光纤通信的特点 光纤通信能够获得广泛的应用和发展主要是因为其具有多方面的特点,从而得到了更多人们和行业的重视。第一,光纤通信拥有很宽的传输频带,使通信的容量大大增加。和铜线、电缆等传输方式相比,光纤通信的带宽很大,现阶段我国还使用了密集波分复用的技术,此技术也使光纤的传输容量得到了极大提高。第二,拥有较长的中继距离,光纤通信的损耗很小,这个特点在传统的微波传输中难以得到体现。在较长的传输线路中,能够有效的将中继站数量控制在最小,使传输的成本得以降低。第三,拥有较好的保密性能并伴有强大的抗干扰能力。在进行光纤传输时,光波导结构会使光信号得到很好的限制,即使在特殊的地区渗漏的光波量也极小,使信号得到更好的保护。第四,光纤通信具有极高的传输质量。在外界环境等因素改变时,光纤通信不会受其影响,拥有很强的适应能力,使传输的信号以高质量被传输到需要的地方。第五,有效的节约了成本。制作光纤的原材料是石英玻璃,基础材料则为二氧化硅,这种原材料的价格较低,我国拥有丰富的原材料,使用这种材料能有效的节约金属的使用量,有效的节约了成本。第六,使用较灵活。光纤拥有很轻的重量,而且规格比较小,在进行光纤维护和施工时,传输和铺设都及其方便,并且能够在水底和架空时进行铺设。 二、光纤通信技术的发展 (一)由光入网的发展趋势 在我国光纤通信技术的发展过程中,由光入网一直是一个难题的,但在今后的光纤通信技术发展正,由光入网是其必须实现的发展趋势。通过技术的发展,由光入网趋势将在我国光纤通信技术中得以实现,将会成为网络中不可缺少的一项环节,由光入网将使通信行业实现网络化和智能化。另外,我国还有很多使用铜线进行通信的现象,铜线和光纤相比还存在很大的技术反差。在这种现在存在的同时,接入网络就显得尤为重要,是我国通信行业得到真正发展的一个非常重要的节点。通过实现光纤的接入网能使存在的问题得以解决。除了这种情况以外,还要适当的使各地的节点和与网络结构的适应度得到减少,这样能在一定程度上扩大覆盖率,从而使故障率和维修产生的费用都得到相应的减少。 (二)光纤通信技术的新一代光纤 由于社会的不断进步和发展,各行业都得到了不同程度的提高,业务量等数据都在不断的增长。电信网络也跟随着这一形式向下一个光纤通信技术的方向不断努力,这一新技术要遵循着可持续发展的目标。要想真正实现新一代的光纤技术就要拥有超大容量的光缆,光缆的组成为逛到纤维。大容量的光缆和传统的光缆相比具有很多的优点,不仅能够适应网络业务的超长距离,还要拥有良好的稳定性。根据这种要求,我国通信行业的技术人员已经研发出了新型的光纤,光纤具有不同的型号,例如,G.655光纤和全波光纤等。这样的光纤能够适合干线网和城域网的不同需要,根据不同需要制定不同的光纤,更有效的促进了其传输质量和速度,使光纤通信技术得到了真正的提高和发展。 (三)实现波分复用系统 在我国的通信行业中,传统的手段是利用电分复用系统对信号进行传输,随着时代的进步,这种传统的方法已经不能适应人们的需求,逐渐的对电分复用系统进行取代,波分复用系统将会得到人们的广泛应用。虽然波分复用系统得到了应用,但还是存在很多的问题。在进行200纳米光纤进行宽带传输时,利用率会极其低,使用了波分复用系统能有效的解决此类问题的发生,它能将很多个不同的波长使用同一时间进行同时传输,这样就使传输的容量得到提高。实现波分复用系统的优点具体表现在以下几个方面:第一,波分复用能有效的对信号功率和徐律进行脱钩处理,使通信不再受到传统关节点的影响。第二,波分复用系统能和光纤进行配合使用,从而使光纤的传输效率得到很大的提高,增加了资源的利用率。第三,运用波分复用系统能够节省大量的光纤,同时也使通信所产生的成本得到了减少。 三、光纤通信技术的应用 (一)光纤通信技术在电力通信行业中的应用 电力通信主要是要实现电网的商业化、现代化和自动化,电力通信是安全系统和自动化系统进行稳定工作的基础和前提,电力通信能够实现电力市场的现代化管理和运营商业化,为电力市场提供了很多的技术保障和支持。光纤通信技术在电力通信领域有着很大的应用,起初只是提供了传统的管道、架空和地埋等技术方法,对普通的电缆进行铺设这样能使电信部门的光纤通信网络逐渐实现系统化。随着光纤技术的不断进步和发展,光纤通信能够实现信号的大容量传输且损耗非常小,根据这种特点被电力通信部门应用,并受到了业界的一直好评。 (二)光纤通信技术在智能交通领域的应用 交通管理在我国越来越受到重视,智能交通的目的就是将交通管理和运营等方面的工作进行信息化管理,其核心的内容则是信息采集、信息的传输和信息的处理,通过对信息的综合运用能使交通系统实现准确且高效的运输管理体制。在智能交通中应用光纤通信技术主要是实现收费联网和监控等各录像数据和信息的传递,使交通系统更加稳定的运行,为公路等交通的安全和通常奠定了基础,进一步促进

光纤通信技术论文

光纤通信技术论文 论光纤通信技术的特点和发展趋势 摘要:光纤通信不仅可以应用在通信的主干线路中,还可以应用在电力通信控制系统中,进行工业监测、控制,而且在军事领域的用途也越来越为广泛。光纤通信技术作为信息技术的重要支撑平台,在未来信息社会中将起到十分重要的作用。本文探讨了光纤通信技术的主要特征及发展趋势。 关键词:光纤通信技术特点发展趋势接入技术 引言 近年来随着传输技术和交换技术的不断进步,核心网已经基本实现了光纤化、数字化和宽带化。同时,随着业务的迅速增长和多媒体业务的日益丰富,使得用户住宅网的业务需求也不只局限于原来的语音业务,数据和多媒体业务的需求已经成为不可阻挡的趋势,现有的语音业务接入网越来越成为制约信息高速公路建设的瓶颈,成为发展宽带综合业务数字网的障碍。 1.光纤通信技术定义 光纤通信是利用光作为信息载体、以光纤作为传输的通信力式。在光纤通信系统中,作为载波的光波频率比电波的频率高得多,而作为传输介质的光纤又比同轴电缆或导波管的损耗低得多,所以说光纤

通信的容量要比微波通信大几十倍。光纤是用玻璃材料构造的,它是电气绝缘体,因而不需要担心接地回路,光纤之间的中绕非常小,光波在光纤中传输,不会因为光信号泄漏而担心传输的信息被人窃听,光纤的芯很细,由多芯组成光缆的直径也很小,所以用光缆作为传输信道,使传输系统所占空间小,解决了地下管道拥挤的问题。 2.光纤通信技术的特点 2.1 频带极宽,通信容量大。 光纤的传输带宽比铜线或电缆大得多。对于单波长光纤通信系统,由于终端设备的限制往往发挥不出带宽大的优势。因此需要技术来增加传输的容量,密集波分复用技术就能解决这个问题。 2.2 损耗低,中继距离长。 目前,实用的光纤通信系统使用的光纤多为石英光纤;此类光纤损耗可低于0.20dB/km,这样的传输损耗比其它任何传输介质的损耗都低,因此,由其组成的光纤通信系统的中继距离也较其他介质构成的系统长得多。如果将来使用非石英极低损耗传输介质,理论上传输的损耗还可以降到更低的水平。这就表明通过光纤通信系统可以减少系统的施工成本,带来更好的经济效益。 2.3 抗电磁干扰能力强。

光纤通信中应用的新技术

一﹑光纤通信中应用的新技术 1.1光弧子通信 1844年,苏格兰海军工程师约翰·斯科特·亚瑟对船在河道中运动而形成水的波峰进行观察,发现当船突然停止时,原来在船前被推起的水波依然维护原来的形状、幅度和速度向前运动,经过相当长的时间才消失。这就是著名的孤立波现象。孤立波是一种特殊形态的波,它仅有一个波峰,波长为无限,在很长的传输距离内可保持波形不变。人们从孤立波现象得到启发,引出了孤子的概念,而以光纤为传输媒介,将信息调制到孤子上进行通信的系统则称作光孤子传输系统。 光脉冲在光纤中传播,当光强密度足够大时会引起光脉冲变窄,脉冲宽度不到1个Ps,这是非线性光学中的一种现象,称为光孤子现象。若使用光孤子进行通信可使光纤的带宽增加10~100倍,使通信距离与速度大幅度地提高。于常规的线性光纤通信系统而言,限制其传输容量和距离的主要因素是光纤的损耗和色散。随着光纤制作工艺的提高,光纤的损耗已接近理论极限,因此光纤色散便成为实现超大容量光纤通信亟待解决的问题。光纤的色散,使得光脉冲中不同波长的光传播速度不一致,结果导致光脉冲展宽,限制了传输容量和传输距离。由光纤的非线性所产生的光孤子可抵消光纤色散的作用。因此,利用光孤子进行通信可以很好地解决这个问题。 光纤的群速度色散和光纤的非线性,二者共同作用使得孤子在光纤中能够稳定存在。当工作波长大于1.3¨m时,光纤呈现负的群速度色散,即脉冲中的高频分量传播速度快,低频分量传播速度慢。在强输入光场的作用下,光纤中会产生较强的非线性克尔效应,即光纤的折射率与光场强度成正比,进而使得脉冲相位正比于光场强度,即自相位调制,这造成脉冲前沿频率低,后沿频率高,因此脉冲后沿比脉冲前沿运动得快,引起脉冲压缩效应。当这种压缩效应与色散单独作用引起的脉冲展宽效应平衡时即产生了束缚光脉冲——光孤子,它可以传播得很远而不改变形状与速度。 光孤子通信的关键技术是产生皮秒数量级的光孤子和工作在微波频率的检测器。目前用多模光纤激光器和DFB激光器已能产生几十皮秒的光孤子。但真正要投入使用还有许多问题需要解决。 1.2相干光通信 迄今为止的光纤通信系统,几乎都是采用强度调制一直接检波的方式。这种方式的优点是调制和解调容易,系统的成本较低,但性能还需进一步提高。人们把光通信和无线电通信相比较,发现这种方式与早期无线电通信的直接检波类似。在直接检波以后,无线电通信通过引入外差检波方式,避免了高频放大滤波的困难,得到了混频增益,提高了接收选择性。通过引入相干调制技术,充分利用了无线电波的频率和相位信息,大大地改善了无线电通信系统的性能。类似地,在光通信中利用相干调制和外差检测技术,也可改善光通信的性能,这就是相干光通信。 在相干光通信中主要利用了相干调制和外差检测技术,所谓相干调制,就是利用要传输的信号来改变光载波的频率、相位和振幅(而不像强度检测那样只是改变光的强度),这就需要光信号有确定的频率和相位(而不像自然光那样没有确定的频率和相位),即应是相干光。激光就是一种相干光。所谓外差检测,就是利用一束本机振荡产生的激光与输入的信号光在光混频器中进行混频,得到与信号光的频率、相位和振幅按相同规律变化的中频信号。由于相干光通信具有灵敏度高、选择性好的优点,可以用来做成大容量、长距离的干线网。在光纤有线电视系统中,如果采用相干光通信技术,可以建成光纤到户的系统。由于选择性的提高,可以传输多得多的频道;由于接收机灵敏度的提高,使带动的用户数大大增加;采用可调谐本振接收机,用户可以方便地随时选择信道。相干光通信技术,目前还只是试验阶

光纤通信技术的发展与应用

光纤通信技术的发展与应用 一、光纤通信的应用背景 通信产业是伴随着人类社会的发展而发展的。追溯光通信的发展起源,早在三千多年前,我国就利用烽火台火光传递信息,这是一种视觉光通信。随后,在1880年贝尔发明了光电话,但是它们所传输的信息容量小,距离短,可靠性低,设备笨重,究其原因是由于采用太阳光等普通光源。之后伴随着激光的发现,1966年英籍华人高锟博士发表了一篇划时代性的论文,他提出利用带有包层材料的石英玻璃光学纤维,能作为通信媒质。从此,开创了光纤通信领域的研究工作。 二、光纤通信的技术原理 光纤即光导纤维,光纤通信是指利用光波作为载波,以光纤作为传输介质将要传输的信号从一处传至另一处的通信方式。其中,光纤由纤芯、包层和涂层组成。纤芯是一种玻璃材质,以微米为单位,一般几或几十微米,比发丝还细。由多根光纤组成组成的称之为光缆。中间层称为包层,根据纤芯和包层的折射率不同从而实现光信号传输过程中在纤芯内的全反射,实现信号的传输。涂层就是保护层,可以增加光纤的韧性以保护光纤。

光纤通信系统的基本组成部分有光发信机、光纤线路、光收信机、中继器及无源器件组成。光发信机的作用是将要传输的信号变成可以在光纤上传输的光信号,然后通过光纤线路实现信号的远距离传输,光纤线路在终端把信号耦合到收信端的光检测器上,通过光收信端把变化后的光信号再转换为电信号,并通过光放大器将这微弱的电信号放大到足够的电平,最终送达到接收端的电端完成信号的输送。中继器在这一过程中的作用是补偿光信号在光纤传输过程中受到的衰减,并对波形失真的脉冲进行校正。无源器件的作用则是完成光纤之间、光纤与光端机之间的连接及耦合。其原理图如图1所示: 通过信号的这一传输过程可以看出,信号在传输过程中其形式主要实现了两次转换,第一次即把电信号变成可在光纤中传输的光信号,第二次即把光信号在接收端还原成电信号。此外,在发信端还需首先把要传输的信号如语音信号变成可传输的电信号。 三、光纤通信的特点 1.抗干扰能力强。光纤的主要构成材料是石英,石英属绝缘材料的范畴,绝缘性好,有很强的抗腐蚀性。而且在实际应用过程中它受电流的影响非常小,因此抗电磁干扰的能力很强,可以不受外部环境的影响,也不受人为架设的电缆等的干扰。这一特性相比于普通无线

对高速光纤通信技术的应用与分析

对高速光纤通信技术的应用与分析 [摘要] 光纤维通信技术从光通信中脱颖而出,已成为现代通信的主要之一。本文就光强度调制——直接检波(IM/DD)光纤传输方式的几个主要技术课题:高速光源、光调制器、光检波器、光放大器以及光纤色散均衡进行了讨论。 [关键词] 高速光纤通信光纤传输技术 1.前言 随着光器件和LIC技术的不断发展,有效地利用了光纤的 1.3㎛与1.55㎛的低损耗、低色散特性,使565Mbit/s和相当于565Mbit/s及其以下的光纤通信系统得到普及。1987年左右,1.7Gbit/s(美国)、1.6 Gbit/s(旧本)系统也投入实用。 超高速光纤通信的传输方式,除目前广泛应用的光强度调制——直接检波(IM/DD)外,还提出了相干光通信、波分复用、光FDM(光频分复用)及光孤子通信等。由于IM/DD光通信方式简单,调制、解调比较容易,对器件要求比较低,所以在研究速率更高、距离更长的新通信方式的同时,仍在探讨IM/DD的通信潜力。由于近几年来超高速光器件和光电集成器件的研制成功,特别是EDFA(掺饵光纤放大器)的出现,扩大了IM/DD方式的传输能力,在传输速率和传输距离方面,年年取得新进展。从目前发表的实验数据看,传输速率可达到20 Gbit/s以上,传输距离超过1万km(2.5 Gbit/s)。 2.高速光传输的主要技术问题 光纤通信的发展依赖于光纤通信技术的进步。目前,高速长距离IM/DD光纤传输系统的基本构成和低速率IM/DD光纤传输系统大致相同。光发送端主要由线路码型变换器和光调制器组成,光接收端由光解调器和线路码型反变换器组成。为了延长传输距离,线路中途往往采用3R中继器。在低速率IM/DD系统中,用一般的LD或LED光源就能完成光强度调制,用PIN或一般的APD完成光解调。 在Gbit/s级高速传输时,常用的光器件不再适用,要采用高速光发送器件和光接收器件及光外调制器。并且在发送和接收端以及光纤传输线路中,根据需要,应用数量不同的EDFA(掺饵光纤放大器)。高速长距离光纤通信系统的主要技术课题是:(l)克服单模光纤波长色散的影响,这是保证脉冲波形不变形的必要条件;(2)发送信号高功率输出;(3)提高接收灵敏度。具体地说,与以下几项技术有关。 2.1光调制技术 光调制是产生光信号的手段,高速光信号产生方法有两种,一是用载有信息的电信号直接调制单频激光器DFB一LD的光强度,即直接强度调制的方法,一是载

光纤通信技术发展历程、特点及现状

本科学年论文 学 院 物理电子工程学院 专 业 电子科学与技术 年 级 2008级 姓 名 王震 论文题目 光纤通信技术发展历程、特点及现状 指导教师 张新伟 职称 讲师 成 绩 2012年1月10日 学号:

目录 摘要 (1) Abstract (1) 绪论 (1) 1光纤通信发展历程 (1) 1.1 世界光纤通信发展史 (1) 1.2 中国光纤通信发展史 (2) 2 光纤通信技术的特点 (3) 2.1 频带极宽,通信容量大 (3) 2.2 损耗低,中继距离长 (3) 2.3 抗电磁干扰能力强 (3) 2.4 无串音干扰,保密性好 (3) 3 不断发展的光纤通信技术 (3) 3.1 SDH系统 (3) 3.2 不断增加的信道容量 (3) 3.3 光纤传输距离 (4) 3.4 向城域网发展 (4) 3.5 互联网发展需求与下一代全光网络发展趋势 (4) 4 结束语 (4) 参考文献 (4)

光纤通信技术发展历程、特点及现状 摘要:光纤通信是利用光作为信息载体、以光纤作为传输的通信方式。光纤通信是以其传输频带宽、通信容量大、中继距离长、损耗低特点,并具有抗电磁干扰能力强,保密性好的优势,光纤通信不仅可以应用在通信的主干线路中,还可以应用在电力通信控制系统中,进行工业监测、控制,而且在军事领域的用途也越来越为广泛。光纤通信技术正朝着超大容量、超长距离传输和交换、全光网络方向发展。 关键词:光纤通信;发展历程;特点;发展现状 绪论 光纤通信技术已成为现代通信的主要通信方式,在现代信息网中起着非常重要的作用,随着信息技术的发展,大容量光纤通信网络的建设,光电子技术将起到越来越重要的作用。光电子技术将继微电子技术之后再次推动人类科学技术的革命。有专家预测,21世纪将是“光子世纪”,十年内,光子产业可能会全面取代传统电子工业,成为本世纪最大的产业。光纤通信又进入了一个蓬勃发展的新时期,而这一次发展将涉及信息产业的各个领域,其范围更广,技术更新,难度更大,动力更强,无疑将对21世纪信息产业的发展和社会进步产生巨大影响。 1 光纤通信发展历程 1.1 世界光纤通信发展史 光纤的发明,引起了通信技术的一场革命,是构成21世纪即将到来的信息社会的一大要素。 1966年出生在中国上海的英籍华人高锟,发表论文《光频介质纤维表面波导》,提出用石英玻璃纤维(光纤)传送光信号来进行通信,可实现长距离、大容量通信。于1970年损失为20db/km的光纤研制出来了。据说康宁公司花费3000万美元,得到30米光纤样品,认为非常值得。这一突破,引起整个通信界的震动,世界发达国家开始投入巨大力量研究光纤通信。1976年,美国贝尔实验室在亚特兰大到华盛顿间建立了世界第一条实用化的光纤通信线路,速率为45Mb/s,采用的是多模光纤,光源用的是发光管LED,波长是0.85微米的红外光。在上世纪70

光纤通信的新技术

光纤通信的新技术 班级电信(一)班 学号 姓名 2010年10月

光纤通信的新技术 摘要:光纤通信发展的目标是提高通信能力和通信质量,降低价格,满足社会需要。进入20世纪90年代以后,光纤通信成为一个发展迅速、技术更新快、新技术不断涌现的领域。如光放大技术,光波分复用技术,光交换技术,光孤子通信,相干光通信,光时分复用技术和波长变换技术等。 关键词:光纤通信新技术特点 1光放大技术 1.1光纤放大器光放大器有半导体光放大器和光纤放大器两种类型。半导体光放大器的优点是小型化,容易与其他半导体器件集成;缺点是性能与光偏振方向有关,器件与光纤的耦合损耗大。光纤放大器的性能与光偏振方向无关,器件与光纤的耦合损耗很小,因而得到广泛应用。 1.2掺铒光纤放大器(EDFA)的优点工作波长正好落在光纤通信最佳波段;增益高;噪声系数小;频带宽。 1.3掺铒放大器的应用EDFA的应用可分为三种形式:中继放大器;前置放大器;后置放大器。 2光波分复用技术 随着人类社会信息时代的到来,对通信的需求呈现加速增长的趋势。发展迅速的各种新型业务(特别是高速数据和视频业务)对通信网的带宽(或容量)提出了更高的要求。为了适应通信网传输容量的不断增长和满足网络交互性、灵活性的要求,产生了各种复用技术。在光纤通信系统中除了大家熟知的时分复用(TDM)技术外,还出现了其他的复用技术,例如光时分复用(OTDM)、光波分复用(WDM)、光频分复用(OFDM)以及副载波复用(SCM)技术。 2.1光波分复用原理 2.11WDM的概念光波分复用(WDM: Wavelength Division Multiplexing)技术是在一根光纤中同时传输多个波长光信号的一项技术。 2.12WDM系统的基本形式光波分复用器和解复用器是WDM技术中的关键部件,将不同波长的信号结合在一起经一根光纤输出的器件称为复用器(也叫合波器)。反之,经同一传输光纤送来的多波长信号分解为各个波长分别输出的器件称为解复用器(也叫分波器)。从原理上讲,这种器件是互易的(双向可逆),即只要将解复用器的输出端和输入端反过来使用,就是复用器。WDM系统的基本构成主要有以下两种形式:(1) 双纤单向传输(2) 单纤双向传输。 2.13WDM技术的主要特点充分利用光纤的巨大带宽资源;同时传输多种不同类型的信号;节省线路投资;降低器件的超高速要求;高度的组网灵活性、经济性和可靠性 3光交换技术 在较早的通信网络中,高速光纤通信系统仅充当点对点链路的传输手段。网络节点采用的是电子交换技术,其速率限制了通信网络速率的提高。只有实现光交换才能充分解决速率瓶颈,实现真正的宽带通信网。光交换目前主要有两种方式:空分交换和波分交换。 4光弧子通信 光弧子是经光纤长距离传输后,其宽度保持不变的超短光脉冲。光弧子的形成是光纤的群速度色散和非线性效应相互平衡的结果。利用光弧子作为载体的通信方式称为光弧子通信。光弧子通信系统可使传输速率大幅提高。 5相干光通信

通信工程毕业论文光纤通信技术的现状及发展趋势

光纤通信技术的现状及发展趋势 摘要:光缆通信在我国已有20多年的使用历史,这段历史也就是光通信技术的发展史和光纤光缆的发展史。光纤通信因其具有的损耗低、传输频带宽、容量大、体积小、重量轻、抗电磁干扰、不易串音等优点,备受业内人士青睐,发展非常迅速。目前,光纤光缆已经进入了有线通信的各个领域,包括邮电通信、广播通信、电力通信、石油通信和军用通信等领域。本文主要综述我国光纤通信研究现状及其发展。 关键词:光纤通信核心网接入网光孤子通信全光网络 光纤通信的发展依赖于光纤通信技术的进步。近年来,光纤通信技术得到了长足的发展,新技术不断涌现,这大幅提高了通信能力,并使光纤通信的应用范围不断扩大。 1 我国光纤光缆发展的现状 1.1 普通光纤 普通单模光纤是最常用的一种光纤。随着光通信系统的发展,光中继距离和单一波长信道容量增大,G.652.A光纤的性能还有可能进一步优化,表现在1550rim区的低衰减系数没有得到充分的利用和光纤的最低衰减系数和零色散点不在同一区域。符合ITUTG.654规定的截止波长位移单模光纤和符合G.653规定的色散位移单模光纤实现了这样的改进。 1.2 核心网光缆 我国已在干线(包括国家干线、省内干线和区内干线)上全面采用光缆,其中多模光纤已被淘汰,全部采用单模光纤,包括G.652光纤和G.655光纤。G.653光纤虽然在我国曾经采用过,但今后不会再发展。G.654光纤因其不能很大幅度地增加光纤系统容量,它

在我国的陆地光缆中没有使用过。干线光缆中采用分立的光纤,不采用光纤带。干线光缆主要用于室外,在这些光缆中,曾经使用过 的紧套层绞式和骨架式结构,目前已停止使用。 1.3 接入网光缆 接入网中的光缆距离短,分支多,分插频繁,为了增加网的容量,通常是增加光纤芯数。特别是在市内管道中,由于管道内径有限, 在增加光纤芯数的同时增加光缆的光纤集装密度、减小光缆直径 和重量,是很重要的。接入网使用G.652普通单模光纤和G.652.C 低水峰单模光纤。低水峰单模光纤适合于密集波分复用,目前在我国已有少量的使用。 1.4 室内光缆 室内光缆往往需要同时用于话音、数据和视频信号的传输。 并目还可能用于遥测与传感器。国际电工委员会(IEC)在光缆分类中所指的室内光缆,笔者认为至少应包括局内光缆和综合布线用光缆两大部分。局用光缆布放在中心局或其他电信机房内,布放紧密有序和位置相对固定。综合布线光缆布放在用户端的室内,主要由用户使用,因此对其易损性应比局用光缆有更严格的考虑。 1.5 电力线路中的通信光缆 光纤是介电质,光缆也可作成全介质,完全无金属。这样的全 介质光缆将是电力系统最理想的通信线路。用于电力线杆路敷设 的全介质光缆有两种结构:即全介质自承式(ADSS)结构和用于架空地线上的缠绕式结构。ADSS光缆因其可以单独布放,适应范围广,在当前我国电力输电系统改造中得到了广泛的应用。国内已能生 产多种ADSS光缆满足市场需要。但在产品结构和性能方面,例如 大志数光缆结构、光缆蠕变和耐电弧性能等方面,还有待进一步完善。ADSS光缆在国内的近期需求量较大,是目前的一种热门产品。 2 光纤通信技术的发展趋势 对光纤通信而言,超高速度、超大容量和超长距离传输一直是

光纤通信技术在宽带接入网中的应用

光纤通信技术在宽带接入网中的应用 摘要:随着科学技术的日益发展,人与人之间的通信也越来越频繁,对速度,容量的要求也越来越高,传统的电缆通信已经慢慢满足不了人们的需求。在这种需求下,光纤通信技术在原有的传统通信技术中脱颖而出,已成为现代通信的主要支柱之一,在现代电信网中起着举足轻重的作用。本文首先解释了光纤通信的定义,以及它的特点和发展情况。重点论述了宽带接入的基本定义、常见的宽带接入方式及特点、宽带接入的发展及应用情况,最后以配合实例的方式介绍了光纤接入技术在宽待接入网中的应用。 关键词:光纤通信;宽带接入技术;宽带接入网。 1光纤通信技术的基本概念 所谓光纤通信技术,即以光纤为主要传播媒介,通过光学纤维传输信息的通信技术。自1970年美国康宁公司首次研制成功损耗为20dB/km的光纤,光纤通信时代到来。与传统的电缆通信不同,它有许多电缆通信所不具备的优点。 1.1光纤通信的优点 1.1.1频带极宽,通信容量大。 光纤比铜线或电缆有大得多的传输带宽,光纤通信系统的于光源的调制特性、调制方式和光纤的色散特性。对于单波长光纤通信系统,由于终端设备的电子瓶颈效应而不能发挥光纤带宽大的优势。通常采用各种复杂技术来增加传输的容量,特别是现在的密集波分复用技术极大地增加了光纤的传输容量。目前,单波长光纤通信系统的传输速率一般在2.5Gbps到1OGbps。 1.1.2损耗低,中继距离长。 目前,商品石英光纤损耗可低于0~20dB/km,这样的传输损耗比其它任何传输介质的损耗都低;若将来采用非石英系统极低损耗光纤,其理论分析损耗可下降的更低。这意味着通过光纤通信系统可以跨越更大的无中继距离;对于一个长途传输线路,由于中继站数目的减少,系统成本和复杂性可大大降低。 1.1.3抗电磁干扰能力强。 光纤原材料是由石英制成的绝缘体材料,不易被腐蚀,而且绝缘性好。与之相联系的一个重要特性是光波导对电磁干扰的免疫力,它不受自然界的雷电干扰、电离层的变化和太阳黑子活动的干扰,也不受人为释放的电磁干扰,还可用它与高压输电线平行架设或与电力导体复合构成复合光缆。这一点对于强电领域(如电力传输线路和电气化铁道)的通信系统特别有利。由于能免除电磁脉冲效应,光纤传输系还特别适合于军事应用。 1.1.4无串音干扰,保密性好。 在电波传输的过程中,电磁波的泄漏会造成各传输通道的串扰,而容易被窃听,保密性差。光波在光纤中传输,因为光信号被完善地限制在光波导结构中,而任何泄漏的射线都被环绕光纤的不透明包皮所吸收,即使在转弯处,漏出的光波也十分微弱,即使光缆内光纤总数很多,相邻信道也不会出现串音干扰,同时在光缆外面,也无法窃听到光纤中传输的信息。 除以上特点之外,还有光纤径细、重量轻、柔软、易于铺设;光纤的原材料资源丰富,成本低;温度稳定性好、寿命长。由于以上优点,光纤刚一发明,就备受业内人士青睐,发展非常迅速,光纤通信系统的传输容量从1980年到2000年增加了近一万倍,传输速

光纤通信技术的现状及前景

光纤通信技术的现状及前景 摘要:近年来,光纤通信技术得到了长足的发展,新技术不断涌现,这大幅提高了通信能力,并使光纤通信的应用范围不断扩大。 关键词:光纤通信传输发展 引言 光纤通信是利用光作为信息载体、以光纤作为传输的通信方式。在光纤通信系统中,作为载波的光波频率比电波的频率高得多,而作为传输介质的光纤又比同轴电缆或导波管的损耗低得多,所以说光纤通信的容量要比微波通信大几十倍。光纤是用玻璃材料构造的,它是电气绝缘体,因而不需要担心接地回路,光纤之间的串绕非常小;光波在光纤中传输,不会因为光信号泄漏而担心传输的信息被人窃听;光纤的芯很细,由多芯组成光缆的直径也很小,所以用光缆作为传输信道,使传输系统所占空间小,解决了地下管道拥挤的问题。 自光纤通信问世以来,整个通信领域发生了革命性变化,它使高速率、大容量的通信成为可能。由于光纤通信具有损耗低、传输频带宽、容量大、体积小、重量轻、抗电磁干扰、不易串音等优点而备受业内人士的青睐,发展非常迅速。光纤通信系统的传输容量从1980~2000年2O年间增加了近10000倍,传输速度在过去的1O年中提高了约100倍。目前我国长途传输网的光纤化比例已超过80%,预计到2010年,全国光缆建设总长度将再增加约105km,并且将有11个大城市铺设10G以上的大容量光纤通信网络。 1.光纤通信技术的现状 光纤通信的发展依赖于光纤通信技术的进步。近年来,光纤通信技术得到了长足的发展,新技术不断涌现,这大幅提高了通信能力,并使光纤通信的应用范围不断扩大。 1.1波分复用技术 波分复用(WDM,Wavelength Division Multiplexing)技术可以充分利用单模光纤低损耗区带来的巨大带宽资源,根据每一信道光波的频率或波长不同将光纤的低损耗窗口划分成若干个信道。把光波作为信号的载波,在发送端采用波分复用器(合波器)将不同规定波长的信号光载波合并起来送人l根光纤进行传输。在接收端,再用1个波分复用器(分波器)将这些不同波长承载不同信号的光载波分开的复用方式。由于不同波长的光载波信号可以看作互相独立(不考虑光纤非线性时),从而在1根光纤中可实现多路光信号的复用传输。 DWDM系统除了波长数和传输容量不断增加外,光传输距离也从约600km大幅扩展至2000km 以上。 1.2 宽带放大器技术 进一步提高传输容量、增大光放大器带宽的方法有掺饵氟化物光纤放大器、碲化物光纤放大器、控制掺饵光纤放大器与普通的EDFA组合、拉曼光纤放大器。 1.3 色散补偿技术 对高速信道来说,在1 5 5 0 n m 波段约18p s ( mmok m) 的色散将导致冲展宽而引起误码, 限制高速信号长距离传输。对采用常规光纤的10Gb i t / s 系统来说,色散限制仅仅为5 0 k m。因此,长距离传输中必须采用色散补偿技术。 1.4 孤子WDM传输技术 超大容量传输系统中,色散是限制传输距离和容量的一个主要因素。在高速光纤通信系统中,使用孤子传输技术的好处是可以利用光纤本身的非线性来平衡光纤的色散,因而可以显著增加无中继传输距离。 1.5光纤接入技术 光纤接入网是信息高速公路的“最后一公里”。实现信息传输的高速化,满足大众的需求,

光纤通信技术的应用.

光纤通信技术的应用 光纤通信是现代通信网的主要传输手段,它的发展历史只有约20年,已经历3代:短波长多模光纤、长波长多模光纤和长波长单模光纤。采用光纤通信是通信史上的重大变革,美、日、英、法等20多个国家已宣布不再建设电缆通信线路,而致力于发展光纤通信。我国光纤通信已进入实用阶段。 光纤通信的诞生和发展是电信史上的重要革命,与卫星通信、移动通信并列为20世纪90年代的技术。进入21世纪,由于因特网业务的迅速发展和多媒体应用的增长,对大容量(超高速和超长距离)光波传输系统和网络有了更为迫切的需求。光纤通信与以往的电气通信相比,主要区别在于它有很多优点:传输频带宽、通信容量大;传输损耗低、中继距离长;线径细、重量轻,原料为石英,节省金属材料,有利资源合理使用;绝缘、抗电磁干扰性能强;具有抗腐蚀能力强、抗辐射能力强、可绕性好、无电火花、泄露小、保密性强等优点。 其主要应用在以下几方面: 1.通信应用 信息化时代的人们离不开方便快捷的通讯,光纤通信多大量运用于因特网、有线电视和(视频)电话。与传统金属铜线相比,光纤讯号容易避免在传输过程中受到衰减、遭受干扰的影响,在远距离及大量传输信号的场合中,光纤优势更为显著。其次,它的传导性能良好,传输信息容量大,一条光纤通路可同时容纳多人通话,同时传送多套电视节目。光纤通信所具有的显著功能及独特优势,能够有助于电力系统的发展,我国许多地区的电力系统已经逐步由主干线向光纤过渡。目前,我国发展最为完善、规模最大的专用通信网就是电力系统的光纤通信网,其宽带、语音以及数据等一系列的电力生产和电信业务基本上都是利用光纤通信来进行承载。光纤通信技术在电力系统稳定和安全运行的保障方面,以及满足人们生活与生产方面有着重要的意义,因而受到了人们的热烈欢迎。 2.医学应用 光导纤维内窥镜可以导入心脏和脑室,测量心脏血压值,血液中所含的氧气的饱和度、体温等,光导纤维连接的激光手术刀已成功应用于医学,同样也可用作光敏法治愈癌症患者。利用光导纤维制成的内窥镜,可以帮助医生检查胃、食道等疾病。光导纤维胃镜是由上千根玻璃纤维

光纤通信最新技术

光纤通信最新技术 光纤通信最新技术 对光纤通信而言,超高速度、超大容量和超长距离传输一直是人们追求的目标。目前主要的光纤通信技术有以下几种:一:波分复用技术波分复用(WDM)是将两种或多种不同波长的光载波信号(携带各种信息)在发送端经复用器(亦称合波器,Multiplexer)汇合在一起,并耦合到光线路的同一根光纤中进行传输的技术;在接收端,经解复用器(亦称分波器或称去复用器,Demultiplexer)将各种波长的光载波分离,然后由光接收机作进一步处理以恢复原信号。这种在同一根光纤中同时传输两个或众多不同波长光信号的技术,称为波分复用。 WDM 波分复用并不是一个新概念,在光纤通信出现伊始,人们就意识到可以利用光纤的巨大带宽进行波长复用传输,但是在20 世纪90 年代之前,该技术却一直没有重大突破,其主要原因在于TDM 的迅速发展,从155Mbit/s 到622Mbit/s ,再到2.5Gbit/s 系统,TDM 速率 一直以过几年就翻4 倍的速度提高。人们在一种技术进行迅速的时候很

少去关注另外的技术。1995 年左右,WDM 系统的发展出现了转折,一个重要原因是当时人们在TDM10Gbit/s 技术上遇到了挫折,众多的目光就集中在光信号的复用和处理上,WDM 系统才在全球范围内有了广泛的应用。 随着波分复用技术从长途网向城域网扩展,粗波分复用CWDM 应运而生。CWDM 的波长间隔一般为20nm ,以超大容量、短传输距离和低成本的优势,广泛应用于城域光传送网中。目前为了进一步提高光通信系统的传输速率和容量,还提出了将波分复用和光时分复用OTDM 相结合的方式。把多个OTDM 信号进行波分复用。从而大大提高传输容量。只要WDM 和OTDM 两者适当的结合,就可以实现Tbit/s 以上的传输,并且也应该是一种最佳的传输方式,因此它也成为未来高速、大容量光纤通信系统的发展方向。实际上大多数超过3bit/s 的传输实验都采用WDM 和OTDM 相结合的传输方式。二:光纤接入技术随着通信业务量的增加,业务种类也不断丰富,人们不仅需要传统的话音服务,而对高速数据、高保真音乐、互动视像等业务的需求越来越迫切。这些业务都需要较大的带宽,传统的金属线接入甚至VDSL 都无法满足需求,所以转向带宽能力强的光纤接入。在光纤宽带接入中,由于光纤到达位置的不同,有FTTB 、FTTC、FTTCab 和FTTH 等不同的应用,统称FTTx 。 FTTH (光纤到户)是光纤宽带接入的最终方式,它提供全光的接入,因此,可以充分利用光纤的宽带特性,为用户提供所需要的不受限制的带宽,充分满足宽带接入的需求。在FTTH 应用中,主要采用两种

光纤通信技术的特征

光纤通信技术的特征 光纤通信技术(opticalfibercommunications)从光通信中脱颖而出, 己成为现代通信的主要支柱之一,在现代电信网中起着举足轻重的作用。光纤通信作为一门新兴技术,其近年来发展速度之快、应用面之广是通信史上罕见的,也是世界新技术革命的重要标志和未来信息社会中各种信息的主要传送工具。 一、光纤通信技术 光纤即为光导纤维的简称,光纤通信是利用光作为信息载体、以光纤作为传输媒介的一种通信方式。光纤通信的原理是:在发送端首先要把传送的信息(如话音)变成电信号,然后调制到激光器发出的激光束上,使光的强度随电信号的幅度(频率)变化而变化,并通过光纤发送出去;在接收端,检测器收到光信号后把它变换成电信号,经解调后恢复原信息。在光纤通信系统中,作为载波的光波频率比电波的频率高得多,而作为传输介质的光纤又比同轴电缆或导波管的损耗低得多,所以说光纤通信的容量要比微波通信大几十倍。光纤是用玻璃材料构造的,它是电气绝缘体,因而不需要担心接地回路,光纤之间的串绕非常小;光波在光纤中传输,不会因为光信号泄漏而担心传输的信息被人窃听;光纤的芯很细,由多芯组成光缆的直径也很小,所以用光缆作为传输信道,使传输系统所占空间小,解决了地下管道拥挤

的问题。 光纤通信在技术功能构成上主要分为:(1)信号的发射;(2)信号的合波;⑶信号的传输和放大;(4)信号的分离;⑸信号的接收。 二、光纤通信技术的特点 (2)频带极宽,通信容量大。光纤比铜线或电缆有大得多的传输带宽,光纤通信系统的于光源的调制特性、调制方式和光纤的色散特性。 对于单波长光纤通信系统,由于终端设备的电子瓶颈效应而不能发挥光纤带宽大的优势。通常采用各种复杂技术来增加传输的容量, 特别是现在的密集波分复用技术极大地增加了光纤的传输容量。 (2)损耗低,中继距离长。在同轴电缆组成的系统中,最好的电缆 在传输800MHz信号时,每公里的损耗都在40dB以上。相比之下,光导纤维的损耗则要小得多,传输l.Blum的光,每公里损耗在0.35dB 以下。 若传输1.55um的光,每公里损耗更小,可达0.2dB以下。这就比同轴电缆的功率损耗要小一亿倍,使其能传输的距离要远得多。这意味着通过光纤通信系统可以跨越更大的无中继距离;对于一个长途传输线路,由于中继站数目的减少,系统成本和复杂性可大大降低。此 外,光纤传输损耗还有两个特点,一是在全部有线电视频道内具有相

浅析电力通信中的光纤通信技术应用 刘继华

浅析电力通信中的光纤通信技术应用刘继华 发表时间:2018-10-01T11:37:19.023Z 来源:《电力设备》2018年第16期作者:刘继华邹峰萍[导读] 摘要:当下通用的电力通信技术在各别技术环节比较落后,导致运行效率低下,抗干扰能力不突出。 (国网河南省电力公司信阳供电公司河南信阳 464000) 摘要:当下通用的电力通信技术在各别技术环节比较落后,导致运行效率低下,抗干扰能力不突出。所以,在电力系统工程中引入先进的通信技术势在必行。光纤通信在这样的背景下应运而生。相比电力通信技术,光纤宽带在运行过程中的损耗少、传输容量大,具有非常好的抗干扰能力。基于这些优点,光纤通信技术在电力系统工程中的地位越来越重要,使得电力系统的运行环境更加安全和稳定。 关键词:光纤通信;电力通信;应用 1电力通信中光纤通信技术的应用优势 1.1 传输速度快 在电力通信系统中,其具有较为复杂的网络结构,系统中包含多种设备,且设备和设备之间的信息转换方式存在不同,这会让电力通信效果受到影响。光纤通信技术具有传输速度快、带宽大的特点,在信息时代背景下,电力通信具有较大的压力,为贴合时代发展趋势、满足生活用电需求,需要提高电力信息传输量,并对电网数字化发展中的信息传输速度予以重视,应用光纤通信技术具有重要意义。 1.2 信息损耗低 在电力通信系统的运行中,对其传输信息的时效性要求和精准性要求相对较高,其传输信息包含话音信号、继电保护信号、电力负荷监测信息等,光纤通信技术具有信息损耗低的特点,我国幅员辽阔,为让电力通信网络覆盖全部区域,就需要克服多种地域位置造成的覆盖困难,如在部分偏远地区,如果采用铜线或是电缆来构建电力通信网络,就有可能让长距离传输目的难以得到满足,而在短距离传输过程中,可能会出现信号终端现象,会让建设中继站成本增加。 1.3 技术种类多 人们对于电力系统的依赖随着社会经济的不断发展而逐渐提升,与此同时,对于电力通信的要求也在逐渐提升,电网公司在构建电力通信系统时,既要考虑到其性能要求,同时也需要考虑到投入成本。光纤通信技术具有多种类型,可以满足电力通信的多种需求。现阶段,ADSS 和 OPGW 是最为常见的两种光纤类型,二者虽然需要较高的投入成本,但是其安全性相对较高,可使用时间相对较长,具有良好的长期经济效益,可以适应电力公司的使用需求。 2传统电力通信系统主要问题 2.1电力通信系统传输量小 在传统电力通信系统中,其信息传输量相对较少,这会对电力通信系统的运行效果受到影响。在实际运行中,需要传输数据信息、话音信号、继电保护信号、电力负荷检测信号,其传输形式包含了声音、数字、图像等,传统电力通信系统很难保证传输时效性。 2.2电力通信系统可靠性差 传统电力通信系统在运行过程中,可能会出现突变、间断等现象,这会影响多种电气设备与生产设备的正常运行,甚至会引发安全事故,为生命财产安全构成威胁。而随着自动化技术的提升,为方便统一管理,电力系统中各个设备的联系逐渐增强,如果某一环节出现问题,就有可能让整个电力通信系统瘫痪,因为其抗冲击能力差、可靠性差的问题,已经很难满足当前社会的需求。 2.3电力通信系统网络结构复杂 在传统电力通信系统中,其网络结构较为复杂。在网络中,包含多种通信设备,而设备的不同导致其信息转换方式、连接方式存在差异,如用户线延伸、中继线传输、微波设备转接就存在不同通信方式,这使得其具有复杂的网络结构,也就让后期的维护管理、检修工作难度增加。 3光纤通信技术在电力通信中的应用 3.1光纤复合相线的应用 光纤复合相线是一种融合了传统相线结构和光纤通信技术的新型技术,在具体应用过程中,主要是在过去的电力通信系统线路资源上,使用光纤技术对通信系统线路、频率以及电磁兼容性进行有效协调,进而让传统电力通信系统信息传输性能得到增强。作为一种较为新型的通信光缆,起初在150kV电力系统中得到了应用,后随着光线符合相线使用技术的进一步成熟,现阶段,在其他高压电力系统中也渐渐得到了广泛使用。在三相电力系统中,将其中一项替代为光线复合相线,可以让全新三相电力系统得以形成,进而让信息可传输数量得到增长,让信息传输质量得到提升,和另设通信线路相比,这种方法的投入成本相对较低。在具体施工中,需要利用光电子分离技术、光纤接续技术,以此来单独分离出相线光纤单元,在施工过程中,需要对接线盒予以独立设置。如在我国某地的新建35kV电网通信中,就采用了光纤复合相线技术,其光缆为16芯,在具体施工中,将OPPC光缆替代3根导线中的1根,对杆塔进行加固、加高及改造,解决了过去存在的110kV变电站与35kV变电站之间调度、通信及自动化问题。该工程之所以取得成功,主要是因为做好了五项基础工作:(1)需要依照系统对导线型号进行确定,依照参数接近原则对光缆型号进行选择,为让OPPC光缆和相邻导线弧垂张力特性维持一致,保证了其截面、直径、重量等相关参数与相邻导线接近,直流电阻和相邻导线接近;(2)需要利用OPPC专门的绝缘金具、预绞式电力金具与专用接头盒;(3)需要保证OPPC光缆悬垂线夹、耐张线夹以及终端接头盒等相关附件的绝缘性;(4)在施工过程中,需要将OPPC光缆留有一定余长,确保光纤不会出现挤压情况;(5)在光电绝缘连接中,需要使用专门的接头盒,需要使用专业技术,将全金属跳线接头盒安装在两个耐张绝缘子串间,相线导电面积需要小于有效金属导电面积。 3.2光纤复合地线的应用 光纤复合地线,也被称为光纤架空地线、地线复合光缆,利用光纤复合地线技术,可以对输电导线进行有效保护,可以让电力系统抗冲击能力得到提升,让输电线路防雷性能得到增强。同时,利用光纤复合地线技术,可以结合光缆与架空地线,进而让多种信息实现高效传输。在电力传输线路中,光纤复合地线技术的使用需要设立光纤单元,可以让其安全性、可靠性得到提升,让后期维护工作更为简单。但是,光纤复合地线技术的使用需要较多的工程投入成本,这也让此技术应用受到一定限制,通常情况下,使用此种光纤通信技术多在旧线路地线更换工程及新建线路工程中。在此类工程中使用光纤复合地线技术能够让架空地线电气性能与机械性能得到保证,这也是此种技术在电力系统改造升级架空地线中得到广泛应用的主要原因。

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