什么是光通信.docx

什么是光通信使用光網(wǎng)絡(luò)將每個人發(fā)送的信息，傳播到世界各地。接下來介紹可以一次性快速傳輸海量信息的技術(shù)。什么是光通信什么是光通信？光通信就是使用光，向?qū)Ψ絺鬏斝畔⒌募夹g(shù)。光通信的基本結(jié)構(gòu)我們身邊的電腦和手機(jī)，通過電信號“0和1”發(fā)送信息。光通信是由將電信號轉(zhuǎn)換成光信號的“發(fā)送機(jī)”、將光信號轉(zhuǎn)換成電信號的“接收機(jī)”，以及傳輸光的回路“光纖”構(gòu)成。光通信的優(yōu)點(diǎn)1.傳輸距離長，經(jīng)濟(jì)節(jié)能2.一次性傳輸海量信息3.通信速度快1）傳輸距離長，經(jīng)濟(jì)節(jié)能假設(shè)1秒鐘內(nèi)要傳輸10Gb的信息（100億個信號），如果使用電通信的話，每隔100米就要調(diào)整一次信號。與此相比，使用光通信的話，需要調(diào)整間隔可為100千米以上。調(diào)整信號的次數(shù)越少，所使用的機(jī)器數(shù)量也越少，因此具有經(jīng)濟(jì)節(jié)能的效果。比如說，現(xiàn)在和國外的朋友通話或上網(wǎng)聊天時，感覺與在國內(nèi)通話沒什么兩樣。不像以前那樣聲音會滯后。在只有電通信的時代，一次能傳輸?shù)木嚯x短而且傳輸?shù)男畔⒘可伲瑖H間的通信主要通過人造衛(wèi)星作為中繼傳輸。但是，使用光通信的話，一次性傳輸?shù)木嚯x長而且傳輸?shù)男畔⒘慷啵虼?，通過使用鋪設(shè)在海底的光纖光纜，就能實(shí)現(xiàn)與海外自然暢通的通信。（電波和光的速度相同。但是，由于經(jīng)由衛(wèi)星的話傳輸路徑會變長，信號到達(dá)較慢。海底電纜的距離短很多，所以信號會更快達(dá)到。）2）一次性傳輸海量信息大量用戶可以同時接收需要的信息（電影或新聞等）。在1秒鐘內(nèi)，電通信最多只能傳輸10Gb（100億個0和1信號）的信息，與此相比，光通信最多可以傳輸1Tb（1萬億個0和1信號）的信息。3）通信速度快電通信會因電噪聲出現(xiàn)錯誤，導(dǎo)致通信速度下降。但是，光通信不會受到噪聲的影響，因此可快速傳輸信號。光通信用在什么地方光通信存在于身邊乃至世界互聯(lián)網(wǎng)、手機(jī)、IP電話等使用網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備，將每個人與其所在地區(qū)、與整個國家聯(lián)系起來，甚至連接至全球通信網(wǎng)。比如說，電腦和手機(jī)發(fā)出的信號聚集在本地通信運(yùn)營商的基站和網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)商，再通過海底光纜中的光纖傳輸至世界各地。連接網(wǎng)絡(luò)的各種設(shè)備我們平常所使用的各種設(shè)備都能聯(lián)網(wǎng)。網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)，讓我們的生活變得更加舒適便捷。為什么需要光通信技術(shù)通信量我們的通信量每年都在增加。我們平時使用手機(jī)、短信、接收圖像、網(wǎng)絡(luò)（虛擬）商店時進(jìn)行信息交流。設(shè)備性能逐年改善，使用方法也隨之改變。我們可以想象，今后的通信量還會不斷增大。光通信技術(shù)就運(yùn)用于信息交流中。傳輸量隨著整個社會通信量的增加，不斷出現(xiàn)了只需1根光纖就能傳輸更多信息的技術(shù)。表示傳輸量的單位單位是bps。即bit per second的簡稱，表示1秒鐘內(nèi)可以傳輸?shù)谋忍財(cái)?shù)。比如說，1bps表示的則是1秒鐘內(nèi)可以傳輸1比特的數(shù)據(jù)。光通信中所使用的裝置（光傳輸裝置）光傳輸裝置是做什么的呢光通信網(wǎng)的關(guān)鍵部位裝有光傳輸裝置。這個裝置發(fā)揮著許多作用。1.信號轉(zhuǎn)換（發(fā)送信號）：將電信號轉(zhuǎn)換成光信號。2.信號復(fù)用：將多個窄的信號匯聚成一個寬的信號。3.信號中繼：遠(yuǎn)距離傳輸，中途中繼信號。4.信號轉(zhuǎn)向：轉(zhuǎn)換信號的傳輸方向。5.信號解復(fù)用：將復(fù)用的信號分解成原來的單獨(dú)信號。6.信號轉(zhuǎn)換（接收信號）：將光信號轉(zhuǎn)換成電信號。光傳輸裝置裝置中安裝了各種部件。1. 轉(zhuǎn)換（發(fā)送信號）將接收的電信號轉(zhuǎn)換成光信號。2.復(fù)用復(fù)用多個信號同時發(fā)送。3.中繼傳輸過程中，信號的波形和強(qiáng)度發(fā)生劣化，因此需要將波形復(fù)原到原信號那樣整齊的波形，加大光強(qiáng)。如果波形劣化嚴(yán)重，就需要暫時將光信號轉(zhuǎn)換成電信號，波形錯誤修正后，重新轉(zhuǎn)換成光信號進(jìn)行傳輸。4.轉(zhuǎn)向根據(jù)信號的去向，光開關(guān)切換光信號的傳輸方向。5.解復(fù)用將復(fù)用的信號分解成原來的單獨(dú)信號。6.轉(zhuǎn)換（接收信號）將接收的光信號轉(zhuǎn)換成電信號。通信方式（現(xiàn)在與將來）下面通過汽車和車道來說明通信方式。假設(shè)汽車代表占有車道的時間（1區(qū)間）、貨物代表每次搬運(yùn)的信息量（比特?cái)?shù)）、車道代表光的一個波長?，F(xiàn)在的通信速度：每波長傳輸10Gbps、40Gbps時分復(fù)用法（TDM: Time Division Multiplexing)因?yàn)槊看慰梢詡鬏數(shù)男畔⒂邢?，所以需要分時段傳輸。比如說，多個用戶同時發(fā)送信息時，搬運(yùn)信息的車道只有一條，因此裝載不同信息包裹的貨車需要排成一列進(jìn)行搬運(yùn)。車道出現(xiàn)堵塞時，傳輸速度就會變慢。波分復(fù)用法(WDM: Wavelength Division Multiplexing)一次能傳輸?shù)男畔⒘枯^多，通過改變波長，可同時傳輸多位用戶的信息。比如說，即使多位用戶同時發(fā)送信息，只要分布著多條車道就不易造成堵塞，能夠流暢地運(yùn)送貨物（比特?cái)?shù)），而且傳輸速度比較平穩(wěn)。多級調(diào)制法 (MM:Multi-level Modulation)在1波長的1個區(qū)間傳輸多個信號的方法。通過改變光的波形，在同一波長上傳輸多位用戶的信息。具有代表性的技術(shù)是四相差分相移鍵控調(diào)制法（DQPSK:Differential Quadrature Phase-Shift-Keying)。通常情況下，每輛貨車裝載的貨物是1比特，但是，使用“DQPSK”時，每輛貨車可裝載2比特貨物。將來的通信速度：每波長傳輸100Gbps100Gbps相當(dāng)于約0.4秒傳輸一張DVD的速度。（假設(shè)換算成容量為4.7GB的DVD）偏振復(fù)用法(Polarization multiplexing)光在振動的同時向前進(jìn)。振動的方向叫做“偏波”，分成垂直振動前進(jìn)的光（垂直偏波）和水平振動前進(jìn)的光（水平偏波）兩種。偏波中包含的信息不會互相干擾，可傳輸大量信息。比如說，1條車道上同時行駛著2輛貨車，這2輛貨車在傳輸信息時不會發(fā)生碰撞。神通廣大的光網(wǎng)絡(luò)（實(shí)例介紹）光纖遍布全世界，我們在各種場合都能獲得高質(zhì)量的服務(wù)。接下來介紹相關(guān)實(shí)例。小故事（為什么天空是藍(lán)色的，夕陽是紅色的呢）為什么天空是藍(lán)色的，夕陽是紅色的呢？你有沒有想過，為什么天空看起來是藍(lán)色的呢？ 天空呈現(xiàn)藍(lán)色是有原因的。光的波長不同，呈現(xiàn)的顏色也不盡相同。太陽光進(jìn)入地球的空氣層（大氣層）后會與空氣中的灰塵（分子）發(fā)生碰撞，因此會改變光的朝向。也就是說，因?yàn)椴ㄩL較短的光（比起紅光藍(lán)光波長更短）更容易與灰塵發(fā)生碰撞，所以光線容易到處擴(kuò)散。天空之所以看起來是藍(lán)色，是因?yàn)椴ㄩL較短的藍(lán)光擴(kuò)散至整片天空。太陽光的波長太陽光看上去泛白，實(shí)際上因?yàn)榛祀s著從紅光到藍(lán)光的各色光。也就是說，太陽光中的光的波長各不相同。天空呈現(xiàn)藍(lán)色的原因（太陽光與灰塵發(fā)生碰撞）1)太陽光進(jìn)入空氣層?？諝鈱又衅≈S多灰塵。2)波長較短的藍(lán)光容易與灰塵發(fā)生碰撞，光就向四周擴(kuò)散。另外，波長較長的紅光在灰塵間自由穿梭。3)藍(lán)光擴(kuò)散至整片天空，從遠(yuǎn)處看，天空呈現(xiàn)藍(lán)色。夕陽呈現(xiàn)紅色的原因?yàn)槭裁此{(lán)色的天空在傍晚時分會呈現(xiàn)紅色呢？這與太陽光穿過空氣層的距離有關(guān)。太陽下山時，太陽的位置從我們的正上方向水平方向移動。于是，太陽光穿過空氣層的距離，比起在正上方時，水平方向時變得更長，之前從灰塵縫隙中穿過的波長較長的紅光開始與灰塵發(fā)生碰撞。而且，由于藍(lán)光的波長較短，無法到達(dá)遠(yuǎn)處，只有被紅光覆蓋的天空映入我們的眼簾，因此，夕陽看上去是紅色。如上圖所示，夕陽呈現(xiàn)紅色的原因是，波長較長的光即使穿過厚厚的大氣層后也不容易發(fā)生散射，具有能夠到達(dá)遠(yuǎn)處的特性。光通信正是利用了這一原理，為了減少光纖中的散射，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸，使用的是波長稍長的光。