光纖設(shè)備通信原理及其光纖布線技術(shù)

1、光纖設(shè)備通信原理及其光纖布線技術(shù)隨著互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)和通信業(yè)的飛速開(kāi)展，信息化給世界人 類社會(huì)的開(kāi)展帶來(lái)了極大的推動(dòng)。當(dāng)今社會(huì)更是一個(gè)信息爆 炸的社會(huì)。信息量的急劇增加。顯然傳統(tǒng)的通信技術(shù)顯的力 不從心。當(dāng)下最具有吸引力的當(dāng)然是光纖通信技術(shù)。信息化 是實(shí)現(xiàn)四個(gè)現(xiàn)代化的根底。光纖通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)是信息化的兩大核心支柱, 計(jì)算機(jī)負(fù)責(zé)把信息數(shù)字化，輸入網(wǎng)絡(luò)中去；光纖那么是擔(dān)負(fù)著 信息傳輸?shù)娜蝿?wù)。光纖通信被廣泛的應(yīng)用于信息化的開(kāi)展, 成為繼微電子技術(shù)之后信息領(lǐng)域中的重要技術(shù)。本文在簡(jiǎn)單 介紹光通信的基本原理的根底上談一下光纖的布線技術(shù)：光學(xué)通信原理基本的光纖通信系統(tǒng)是由數(shù)據(jù)源、光發(fā)送端、光學(xué)信道 和光接

2、收機(jī)組成。數(shù)據(jù)是數(shù)字，聲音，圖象等各種信號(hào)的數(shù) 字化。光發(fā)送機(jī)和調(diào)制器那么負(fù)責(zé)將信號(hào)轉(zhuǎn)變成適合于在光纖 上傳輸?shù)墓庑盘?hào)，先后用過(guò)的光波窗口有0. 85、1. 31和1. 55o 光學(xué)信道包括最基本的光纖，還有中繼放大器EDFA等；而 光學(xué)接收機(jī)那么接收光信號(hào)，并從中提取信息，然后轉(zhuǎn)變成電 信號(hào)，最后得到對(duì)應(yīng)的話音、圖象、數(shù)據(jù)等信息。PCM電端機(jī)在光纖通信系統(tǒng)中，光纖中傳輸?shù)氖嵌M(jìn)制光脈沖0 碼和“1”碼，它由二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)對(duì)光源開(kāi)展通斷調(diào)制而產(chǎn) 生。而數(shù)字信號(hào)是對(duì)連續(xù)變化的模擬信號(hào)開(kāi)展抽樣、量化和 編碼產(chǎn)生的，稱為P (pulsecodemodulation),即脈沖編碼調(diào)制。這種電的數(shù)字信號(hào)

3、稱為數(shù)字基帶信號(hào)，由PCM電端機(jī) 產(chǎn)生。光發(fā)送端組成從PCM設(shè)備(電端機(jī))送來(lái)的電信號(hào)是適合PCM傳輸?shù)?碼型，為HDB3碼或CMI碼。信號(hào)進(jìn)入光發(fā)送機(jī)后，首先進(jìn) 入輸入接口電路，開(kāi)展信道編碼，變成由“0“和“1”碼組成的 不歸零碼(NRZ)o然后在碼型變換電路中開(kāi)展碼型變換，變 換成適合于光線路傳輸?shù)膍BnB碼或插入碼，再送入光發(fā)送 電路，將電信號(hào)變換成光信號(hào)，送入光纖傳輸。光中繼器傳統(tǒng)的光中繼器采用的是光一電一光(0-E-0)的模式， 光電檢測(cè)器先將光纖送來(lái)的非常微弱的并失真了的光信號(hào) 轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，再通過(guò)放大、整形、再定時(shí)，復(fù)原成與原來(lái) 的信號(hào)一樣的電脈沖信號(hào)。然后用這一電脈沖信號(hào)驅(qū)動(dòng)激

4、光 器發(fā)光，又將電信號(hào)變換成光信號(hào)，向下一段光纖發(fā)送出光 脈沖信號(hào)。通常把有再放大(re-amplifying)、再整形 (re-shaping)、再定時(shí)(re-timing)這三種功能的中繼器 稱為3R中繼器。光接收機(jī)從光纖傳來(lái)的光信號(hào)進(jìn)入光接收電路，將光信號(hào)變成電 信號(hào)并放大后，開(kāi)展定時(shí)再生，又恢復(fù)成數(shù)字信號(hào)。由于發(fā) 送端有碼型變換，因此，在接收端要開(kāi)展碼型反變換，然后 將信號(hào)送入輸出接口電路，變成適合PCM傳輸?shù)腍DB3碼或 CMI碼，送給PCM。上述也是電信號(hào)轉(zhuǎn)化成光信號(hào)然后經(jīng)過(guò)傳輸最終又由 光信號(hào)變?yōu)殡娦盘?hào)的過(guò)程。然而在光纖技術(shù)的開(kāi)展過(guò)程中經(jīng) 歷了一系列的規(guī)范。從最初的準(zhǔn)同步數(shù)字體系

5、到現(xiàn)在最先進(jìn) 的SDH光纖通信方式。下面將簡(jiǎn)單介紹一下這些規(guī)范的開(kāi)展 過(guò)程。從而以便更好的了解光纖通信技術(shù)的開(kāi)展及其走向。光纖通信傳輸體制下面是光纖通信傳輸體制的開(kāi)展歷程：1972年ITU-T前身CCITT提出第一批PDH建議1976和1988年又提出兩批建議一形成完整的PDH體系1984年美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室開(kāi)始同步信號(hào)光傳輸體系的研 究1985年美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)(ANSI)根據(jù)貝爾實(shí)驗(yàn)室提出 的全同步網(wǎng)的設(shè)想，委托T1X1委員會(huì)起草光同步網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，并 命名為 SONET (SynchronousOpticalNETwork)1986年CCITT開(kāi)始以SONET為根底制訂SDH1988年通過(guò)了第一批

6、SDH建議1990以后，SDH已成為光纖通信基本傳輸方式；目前,SDH 不僅是一套新的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，又是一個(gè)組網(wǎng)原那么，也是一種復(fù) 用方法。下面列出了幾種傳輸技術(shù)(既包括電又包括光)的實(shí)現(xiàn) 方式：明線技術(shù)，F(xiàn)DM模擬技術(shù)，每路 4kHz；小同軸電纜60路FDM模擬技術(shù)，每路 4kHz；中同軸電纜1800路FDM模擬技術(shù)，每路 4kHz；光纖通信140Mb/sPDH系統(tǒng)，TDM數(shù)字技術(shù)，每路 64kb / s ；光纖通信2.5Gb/sSDH系統(tǒng)，TDM數(shù)字技術(shù)，每路 64kb / s；光纖通信NX2. 5Gb/sWDM系統(tǒng)，TDM數(shù)字技術(shù)+光頻域 FDM模擬技術(shù)，每路 64kb/s。光導(dǎo)纖維光纖為光

7、導(dǎo)纖維的簡(jiǎn)稱，由直徑大約為0.1mm的細(xì)玻璃 絲構(gòu)成。它透明、纖細(xì)，雖比頭發(fā)絲還細(xì)，卻具有把光封閉 在其中并沿軸向開(kāi)展傳播的導(dǎo)波構(gòu)造。目前，光通信使用的 光波波長(zhǎng)范圍是在近紅外區(qū)內(nèi)，波長(zhǎng)為0. 8至1. 8umo可分為短波長(zhǎng)段(0. 85um)和長(zhǎng)波長(zhǎng)段(1. 31um和 1. 55um)o光纖通信有以下優(yōu)點(diǎn)：傳輸頻帶寬，通信容量大； 損耗低；不受電磁干擾；線徑細(xì)，重量輕；資源豐富。光纖布線當(dāng)今，國(guó)際上流行的布線標(biāo)準(zhǔn)主要有兩個(gè)，一個(gè)是北美 的標(biāo)準(zhǔn) EIA/TIA-568A； 一個(gè)是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) IS0/IECIS11801 o EIA/TIA-568A 和 IS0/IECIS11801 推薦使用

8、62. 5/125um 多 模光纜、50/125um多模光纜和8. 3/125um多模光纜。單模光纖和多模光纖可以從纖芯的尺寸大小來(lái)簡(jiǎn)單地 判別。單模光纖的纖芯很小，約410um,只傳輸主模態(tài)。這 樣可完全防止了模態(tài)色散，使得傳輸頻帶很寬，傳輸容量很 大。這種光纖適用于大容量、長(zhǎng)距離的光纖通信。它是未來(lái)光纖通信與光波技術(shù)開(kāi)展的必然趨勢(shì)。多模光纖又分為多模突變型光纖和多模漸變型光纖。前 者纖芯直徑較大，傳輸模態(tài)較多，因而帶寬較窄，傳輸容量 較?。缓笳呃w芯中折射率隨著半徑的增加而減少，可獲得比 較小的模態(tài)色散，因而頻帶較寬，傳輸容量較大，目前一般 都應(yīng)用后者。光纖的連接和檢測(cè)一.光纜的連接：方法主

9、要有永久性連接、應(yīng)急連接、活動(dòng)連接。.永久性光纖連接（又叫熱熔）：這種連接是用放電的方法將連根光纖的連接點(diǎn)熔化并 連接在一起。一般用在長(zhǎng)途接續(xù)、永久或半永久固定連接。 其主要特點(diǎn)是連接衰減在所有的連接方法中最低，典型值為 0. 00. 03dB/點(diǎn)。但連接時(shí)，需要專用設(shè)備（熔接機(jī)）和專業(yè) 人員開(kāi)展操作，而且連接點(diǎn)也需要專用容器保護(hù)起來(lái)。.應(yīng)急連接（又叫）冷熔：應(yīng)急連接主要是用機(jī)械和化學(xué)的方法，將兩根光纖固定 并粘接在一起。這種方法的主要特點(diǎn)是連接迅速可靠，連接 典型衰減為0. l0. 3dB/點(diǎn)。但連接點(diǎn)長(zhǎng)期使用會(huì)不穩(wěn)定，衰 減也會(huì)大幅度增加，所以只能短時(shí)間內(nèi)應(yīng)急用。.活動(dòng)連接：活動(dòng)連接是利用

10、各種光纖連接器件（插頭和插座），將站 點(diǎn)與站點(diǎn)或站點(diǎn)與光纜連接起來(lái)的一種方法。這種方法靈活、簡(jiǎn)單、方便、可靠，多用在建筑物內(nèi)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)布線中。 其典型衰減為IdB/接頭。二.光纖檢測(cè)：光纖檢測(cè)的主要目的是保證系統(tǒng)連接的質(zhì)量，減少故障 因素以及故障時(shí)找出光纖的故障點(diǎn)。檢測(cè)方法很多，主要分 為人工簡(jiǎn)易測(cè)量和精細(xì)儀器測(cè)量。.人工簡(jiǎn)易測(cè)量：這種方法一般用于快速檢測(cè)光纖的通斷和施工時(shí)用來(lái) 分辨所做的光纖。它是用一個(gè)簡(jiǎn)易光源從光纖的一端打入可 見(jiàn)光，從另一端觀察哪一根發(fā)光來(lái)實(shí)現(xiàn)。這種方法雖然簡(jiǎn)便, 但它不能定量測(cè)量光纖的衰減和光纖的斷點(diǎn)。.精細(xì)儀器測(cè)量：使用光功率計(jì)或光時(shí)域反射圖示儀(OTDR)對(duì)光纖開(kāi)展 定量測(cè)量，可測(cè)出光纖的衰減和接頭的衰減，甚至可測(cè)出光 纖的斷點(diǎn)位置。這種測(cè)量可用來(lái)定量分析光纖網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障 的原因和對(duì)光纖網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品開(kāi)展評(píng)價(jià)。上述簡(jiǎn)單介紹了，光纖通信技術(shù)的基本原理和基本的布 線技術(shù)，當(dāng)下已硬件技術(shù)開(kāi)展一日千里，作為通信技術(shù)的發(fā) 展方向的光纖通信設(shè)備更是開(kāi)展迅速。中國(guó)也是非常重視光 纖通信技術(shù)的研發(fā)。中國(guó)目前出現(xiàn)的三個(gè)光谷也說(shuō)明了中國(guó) 致力于光電子通信的決心。東有*“光谷”，南有*“光谷”， 中有“*•；中國(guó)光谷”以