光纖通信技術(shù)系統(tǒng)組成、運用與發(fā)展論文.doc

光纖通信技術(shù)系統(tǒng)組成、運用與發(fā)展光纖通信技術(shù)系統(tǒng)組成、運用與發(fā)展李偉濤（單位：江蘇正欣和通信發(fā)展有限公司 郵編：210008）論文摘要：光纖通信作為現(xiàn)代通信的主要通信方式，在現(xiàn)代通信網(wǎng)中起著舉足輕重的作用。光纖是用二氧化硅為基本原材料制成，利用光波作為信息載體達到通信的目的，它具有價格低廉，體積小，重量輕，保密性高，傳輸系統(tǒng)所占空間小，解決了地下通道擁擠的問題，備受業(yè)內(nèi)人士的青睞，在現(xiàn)代社會發(fā)展非常迅速，正向著更高水平、更高階段發(fā)展，為人們的生活帶來了更大的方便。關(guān)鍵字：光纖通信 組成 分類 發(fā)展1、 光纖通信系統(tǒng)組成： 光纖通信作為現(xiàn)代通信的主要通信方式，在現(xiàn)代通信網(wǎng)中起著舉足輕重的作用。隨著社會的不斷進步，通信向大容量，長距離方向發(fā)展是必然趨勢。光通信是以電通信發(fā)展而來的，是成熟的電通信技術(shù)與先進光子技術(shù)的結(jié)合，是利用光作為信息載體，以二氧化硅為基本原材料來傳輸攜帶信息的光波達到通信的目的。其系統(tǒng)組成（如圖1所示）：光發(fā)射機、光纖與光接受機組成。在發(fā)射端，電端機把模擬信息（如話音）進行模/數(shù)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號復(fù)用后再去調(diào)制發(fā)射機中的光源器件，一般是半導(dǎo)體激光器（LD），則光源器件就會發(fā)出攜帶信息的光波。如當(dāng)數(shù)字信號為“1”時，光源器件發(fā)射一個“傳號”光脈沖；當(dāng)數(shù)字信號為“0”時，光源器件發(fā)射一個“空號”（不發(fā)光）。光發(fā)射機的作用就是進行電/光轉(zhuǎn)換把數(shù)字化的電脈沖信號碼流（如PCM話音信號）轉(zhuǎn)換成光脈沖信號碼流并輸入到光纖中進行傳輸。光波經(jīng)光纖傳輸后到達接受端。在接收端，光接收機把數(shù)字信號從光波中檢測出來送給電端機，而電端機解復(fù)后再進行數(shù)/模轉(zhuǎn)換，恢復(fù)成原來的模擬信息。光接收機的作用就是進行光/電轉(zhuǎn)換，把數(shù)字電信號（通信信息）經(jīng)過放大、均衡后在生出波形整齊的電脈沖信號，這樣便完成了一次通信全過程。2、 光纖通信系統(tǒng)的分類與特點： 光纖通信系統(tǒng)可以根據(jù)系統(tǒng)所使用的傳輸信號形式、傳輸光的波長和光纖的類型進行不同的分類。2.1 按傳輸信號分類：按傳輸信號的不同，光纖通信系統(tǒng)可以分為：模擬光纖通信系統(tǒng)、數(shù)字光纖通信系統(tǒng)。2.1.1 模擬光纖通信系統(tǒng)：模擬光纖通信最主要的優(yōu)點是不需要數(shù)字通信系統(tǒng)中的模/數(shù)轉(zhuǎn)換和數(shù)/模轉(zhuǎn)換，故比較經(jīng)濟。而且一個電視信號如采用數(shù)字通信方式，可不用頻帶壓縮，140Mbit/s的系統(tǒng)只能通一路電視。在目前的技術(shù)情況下，為了在用戶網(wǎng)傳送多路寬帶業(yè)務(wù)（如CATV），采用頻率調(diào)制的頻分多路復(fù)用的模擬光纖通信方式。2.1.2 數(shù)字光纖通信系統(tǒng)： 數(shù)字光纖通信系統(tǒng)是光纖通信的主要通信方式。其優(yōu)點是抗干擾能力強，使用再生技術(shù)時噪聲積累少，易于集成以減少設(shè)備的體積和功耗，轉(zhuǎn)接交換方便，利于與計算機結(jié)合等。數(shù)字通信的缺點是所占的頻率寬，而光纖的帶寬比金屬傳輸線要寬許多，彌補了數(shù)字通信所占頻帶寬的缺點。采用數(shù)字通信，中繼器采用判決再生技術(shù)，噪聲積累少，是最有利的光纖通信技術(shù)。目前各國在公用通信網(wǎng)中的長途干線和市內(nèi)局間中繼線路均紛紛采用數(shù)字光纖通信系統(tǒng)作為主要傳輸方式，以便實現(xiàn)傳輸網(wǎng)的數(shù)字化。2.2 按波長和光纖類型分類：按波長和光纖類型分類，光纖通信系統(tǒng)分為四類：(1)、短波長（0.85m左右）多模光纖通信系統(tǒng)；（2）、長波長（1.31m）多模光纖通信系統(tǒng)；（3）、長波長（1.31m）單模光纖通信系統(tǒng)；（4）、長波長（1.55m）單模光纖通信系統(tǒng)。2.3 光纖通信的特點：光纖通信與其他通信手段相比，其特點在于：2.3.1 頻帶寬，通信容量大：光纖比銅線（明線）或電纜有大得多的傳輸帶寬，光纖通信系統(tǒng)與光源的調(diào)制特性、調(diào)制方式和光纖的色散特性有關(guān)。理論上其一根頭發(fā)絲粗細的光纖可同時傳輸100億個話路，雖目前遠沒有達到如此高的傳輸容量，但一根光纖同時傳輸50萬個話路（40Gbit/s），比同軸電纜、微波等要高出幾千乃至幾十萬倍以上。如果加上波分復(fù)用技術(shù)將一根光纖當(dāng)作幾十、幾百根光纖使用，其通信容量是非常驚人的。2.3.2 損耗低、中繼距離長： 由于光纖具有極低的衰減系數(shù)現(xiàn)已達到0.25db/km以下，配以適當(dāng)?shù)墓獍l(fā)射機、光接收設(shè)備以及光放大器，可使其中繼距離達到數(shù)百、數(shù)千公里，而且降低了通信系統(tǒng)傳輸設(shè)備的成本與復(fù)雜性，減少了許多的人力與物力，這是傳統(tǒng)電纜無法相比的。2.3.3 無串音干擾，保密性好： 在電波傳輸?shù)倪^程中，電磁波的泄露會造成各傳輸通道的串?dāng)_，而且容易被竊聽，保密性差。光波在光纖中傳輸時只是在其芯區(qū)內(nèi)進行，而任何泄露的射線都被環(huán)繞光纖的不透明包皮所吸收，即使在拐彎處，漏出的光波也十分微弱，哪怕光纜內(nèi)的纖芯數(shù)很多，相鄰信道也不會出現(xiàn)串音干擾，在光纜的外面，也無法竊聽到光纖中的傳輸信息。2.3.4 適應(yīng)能力強、體積小、重量輕、便于施工與維護、原材料來源豐富，價格低廉： 光纖通信適應(yīng)能力強，不怕外界強電磁場的干擾、耐腐蝕、可撓性強（彎曲半徑大于250mm時其性能不受任何影響）等；光纜在施工時方式靈活、多樣，可直接埋設(shè)、管道布放，水、海底敷設(shè)、架空；制造光纜的原材料來源豐富，石英光纖的最基本原材料是二氧化硅，在大自然界中幾乎是取之不盡的，因此隨著科技的不斷發(fā)展，光纜價格將十分的低廉，這也是傳統(tǒng)電纜無法相比的。 雖然光纖還存在光放大難，電力傳輸困難，纖芯質(zhì)地脆弱，彎曲半徑不宜太小，機械強度低等一些缺陷，但這些問題都不是嚴(yán)重的，隨著科技的發(fā)展這些問題將一一獲得解決。由于光纖通信具有其獨特的優(yōu)點，不僅可以在通信住干線路中，還可以應(yīng)用在電力通信控制系統(tǒng)中，進行工業(yè)監(jiān)控、控制。其保密性能優(yōu)越的特點在軍事領(lǐng)域得到了廣泛的運用。3、 光纖通信的應(yīng)用與發(fā)展趨勢：人類社會已經(jīng)發(fā)展到了信息社會，聲音、圖象和數(shù)據(jù)等信息的交流量非常大。以往的通信手段已不能滿足人們的需要，而光纖通信以其通信容量大、保密性能高、體積小、重量輕、原材料資源豐富、造價低廉、施工手段多樣、靈活、方便、無再生中繼距離長等一系列優(yōu)點。其應(yīng)用領(lǐng)域普及通信、交通、工業(yè)、醫(yī)療、教育、航天航空和計算機等各個行業(yè)，并向著更廣更深的層次發(fā)展。3.1 光纖在公用電信網(wǎng)間作為傳輸線：由于光纖損耗低、通信容量大、直徑小、重量輕和敷設(shè)容易，所以特別適用于市內(nèi)電話中繼線路及長途干線線路。3.2 局域網(wǎng)中的應(yīng)用：這是一種把計算機和智能終端通過光纖連接起來，實現(xiàn)工廠、辦公室、家庭自動化的局部地區(qū)數(shù)字信息網(wǎng)。3.3 滿足不同網(wǎng)絡(luò)層面的應(yīng)用：為適應(yīng)光傳送網(wǎng)向更高速率、更大容量、更長距離方向發(fā)展，光纖通信不同層次網(wǎng)絡(luò)對光纖要求也不盡相同。在核心網(wǎng)、城域網(wǎng)、局域網(wǎng)層面都得到了廣泛的應(yīng)用。3.4 應(yīng)用于專網(wǎng)：光纖通信主要應(yīng)用于電力、公路、鐵路、礦山等通信專網(wǎng)，例如電力系統(tǒng)是我國專網(wǎng)中規(guī)模較大、發(fā)展較為完善的專網(wǎng)。隨著通信網(wǎng)絡(luò)光纖化趨勢進程的加速，我國電力專用通信網(wǎng)在很多地區(qū)已經(jīng)基本完成了住干線到接入網(wǎng)向光纖過渡的過程。目前，電力系統(tǒng)光纖通信承載的業(yè)務(wù)主要有語音、數(shù)據(jù)、寬帶業(yè)務(wù)和IP等常規(guī)電信業(yè)務(wù)；電力生產(chǎn)專業(yè)業(yè)務(wù)有保護、安全自動裝置和電力市場化所需的寬帶數(shù)據(jù)等?？梢哉f，光纖通信已經(jīng)成為電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行以及電力系統(tǒng)生產(chǎn)生活中不可缺少的一個重要組成部分。3.5 作為危險環(huán)境下的通信線：諸如發(fā)電廠、化工廠、石油庫等場所，對于防強電、防腐蝕、防危險化工產(chǎn)品流散、防火災(zāi)、防爆炸是非常重要的。因為光纖的不導(dǎo)電、不短路等優(yōu)點在這些領(lǐng)域得到廣泛的運用。3.6發(fā)展的趨勢：3.6.1 光纖到戶：現(xiàn)在移動通信發(fā)展速度驚人，因其帶寬有限，終端體積不可能太大，顯示屏幕有限等因素，人們依然追求相對固定終端，希望實現(xiàn)光纖到戶。其魅力在于它有極大的帶寬，是解決從互聯(lián)網(wǎng)主干網(wǎng)到用戶桌面的“最后一公里”瓶頸現(xiàn)象的最佳方案。隨著技術(shù)的更新?lián)Q代，光纖到戶的成本將大大降低，不久可降到與DSL和HFC網(wǎng)相當(dāng)，這使FTTH的實用化成為可能，其趨勢將會得到很大的發(fā)展。3.6.2 全光網(wǎng)絡(luò)：傳統(tǒng)的光網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)了節(jié)點的全光化，但在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點處仍用電器件，限制了目前通信網(wǎng)干線總?cè)萘康奶岣?。而全光網(wǎng)絡(luò)以光節(jié)點代替電節(jié)點，節(jié)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在按比特進行，而是根據(jù)其波長來決定路由。全光網(wǎng)絡(luò)具有良好的透明性、開放性、兼容性等，并能提供巨大的帶寬、超大的容量、極高的處理速度、較低的誤碼率，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單，組網(wǎng)靈活，可隨時增加新節(jié)點而不必安裝信號的交換和處理設(shè)備。雖然全光網(wǎng)絡(luò)具有許多的優(yōu)點，但并不能獨立于眾多通信技術(shù)，還要與因特網(wǎng)、ATM網(wǎng)、移動通信網(wǎng)等融合。目前，它的發(fā)展雖還處于初級階段，但具有良好的發(fā)展空間。4、 結(jié) 語： 光及光纖的應(yīng)用正給人類的生活帶來深刻的影響與變革,光纖通信是當(dāng)今世界上發(fā)展最快的領(lǐng)域之一,它的發(fā)展將成為未來通信發(fā)展的主流。光纖通信系統(tǒng)中存在的一些不足與缺陷，將會隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展被一一克服。實現(xiàn)光纖到戶、全光網(wǎng)絡(luò)的時代將不會遙遠了。 參考文獻：1、喬桂紅主編 光纖通信 人民郵電出版社 2005年5月 （4-11） 2、王雷 光纖通信的發(fā)展現(xiàn)狀和未來 中國科技信息 2006年4月 （58-60