光纤通信论文

指导老师 牛磊 姓名 殷丽 丽 专业 班级 信工 班 学号 200940930146 光纤通信技术进入千家万户 摘要 随着时代的发展 科技的进步 光通信技术逐渐得到了人们的重视 光纤通信技 术不仅在波长比较短而且抗干扰能力强 是电信未来通信发展的主要方向 本文简要的向 大家介绍了光通信技术的应用和未来的发展 关键词 光通信技术 应用 未来发展 由于光通信技术起步比较晚 以及行业方面的原因 光通信技术并没有我们想象中发 展那么快 但也取得了一定的成就 如光器件 光协议网络等方面 光纤通信是以很高频 率 1014Hz 数量级 的光波作为载波 以光纤作为传输介质的通信 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 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 传输速度在过去的 10 年中大约提高了 100 倍 光纤通信的发展依赖于光纤通信技术的进步 目前 光纤通信技术已有了长足的发展 新技术也不断涌现 进而大幅度提高了通信能力 并不断扩大了光纤通信的应用范围 光通信在最近几十年的发展 1 波分复用技术 波分复用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 合并起来送入一根光纤进行传输 在接收端 再由一波分复用器 分波器 将这些不同波长 承载不同信号的光载波分开 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 从而在一根光纤中可实现多路光信号的复用传输 二 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 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 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 光纤通信技术的发展经历了三代 从工作波长为 0 85um 的多模光纤通信逐渐发展为工 作波长为 1 3um 的单模光纤通信 并在此基础上发展到工作波长为 1 55um 的光纤通信系统 这些年的进步很好的解决了光通信系统的色散问题 不仅如此在这些年光源也放上的很大 的变化 发生了从光二级管到半导体激光器的变化 半导体激光器的出现大大的提高了传 输信息的效率 而且半导体激光器与二级发光体比较具有更高的功率和更长的使用寿命 光纤和光源的发展大大的缓解了信息衰减和色散的问题 加大了光纤的通信容量 提高了 光纤通信的效率 另外在光网络协议方面也有了很大的发展 目前的技术中为了方便用户使用图像 数据 语音等业务 目前的重点是宽带接入网 建设 宽带接入包括光纤 无线 同轴电缆和 xDSL 这几种方式 这些主要是基于分组交换 方式的接入 其中以光纤接入为主 光纤接入分为有源方式接入和无源方式接入两种 即 利用 SDH 或 PDH 为传输通道和无源光网络方式 光纤的非线性问题随着光纤放大器的广泛 应用而逐渐显现出来 光纤的非线性主要指四波混频效应 自相位调制效应 交叉相位调 制效应 受激喇曼效应 受激布里渊效应等 其中一些效应会使得系统的技术指标恶化 使得信号脉冲展宽 波型畸变 信号之间串扰 通过合理的使用某些非线性效应 我们可 以研制出新型的光器件 光纤通信技术的发展趋势 近几年来 随着技术的进步 电信管理体制的改革以及电信市场的逐步全面开放 光 纤通信的发展又一次呈现了蓬勃发展的新局面 以下在对光纤通信领域的主要发展热点作 一简述与展望 一 向超高速系统的发展 从过去 20 多年的电信发展史看 网络容量的需求和传输速 率的提高一直是一对主要矛盾 传统光纤通信的发展始终按照电的时分复用 TDM 方式进行 每当传输速率提高 4 倍 传输每比特的成本大约下降 30 40 因而高比特率系统的经 济效益大致按指数规律增长 这就是为什么光纤通信系统的传输速率在过去 20 多年来一直 在持续增加的根本原因 目前商用系统已从 45Mbps 增加到 10Gbps 其速率在 20 年时间里 增加了 2000 倍 比同期微电子技术的集成度增加速度还快得多 高速系统的出现不仅增加 了业务传输容量 而且也为各种各样的新业务 特别是宽带业务和多媒体提供了实现的可 能 二 向超大容量 WDM 系统的演进 采用电的时分复用系统的扩容潜力已尽 然而光纤 的 200nm 可用带宽资源仅仅利用了不到 1 99 的资源尚待发掘 如果将多个发送波长 适当错开的光源信号同时在一极光纤上传送 则可大大增加光纤的信息传输容量 这就是 波分复用 WDM 的基本思路 采用波分复用系统的主要好处是 1 可以充分利用光纤的巨 大带宽资源 使容量可以迅速扩大几倍至上百倍 2 在大容量长途传输时可以节约大量光 纤和再生器 从而大大降低了传输成本 3 与信号速率及电调制方式无关 是引入宽带新 业务的方便手段 4 利用 WDM 网络实现网络交换和恢复可望实现未来透明的 具有高度生 存性的光联网 三 实现光联网 上述实用化的波分复用系统技术尽管具有巨大的传输容量 但基本上是 以点到点通信为基础的系统 其灵活性和可靠性还不够理想 如果在光路上也能实现类似 SDH 在电路上的分插功能和交叉连接功能的话 无疑将增加新一层的威力 根据这一基本 思路 光的分插复用器 OADM 和光的交叉连接设备 OXC 均已在实验室研制成功 前者已投 入商用 实现光联网的基本目的是 1 实现超大容量光网络 2 实现网络扩展性 允许 网络的节点数和业务量的不断增长 3 实现网络可重构性 达到灵活重组网络的目的 4 实现网络的透明性 允许互连任何系统和不同制式的信号 5 实现快速网络恢复 恢 复时间可达 100ms 鉴于光联网具有上述潜在的巨大优势 发达国家投入了大量的人力 物力和财力进行预研 光联网已经成为继 SDH 电联网以后的又一新的光通信发展高潮 四 新一代的光纤 近几年来随着 IP 业务量的爆炸式增长 电信网正开始向下一代可 持续发展的方向发展 而构筑具有巨大传输容量的光纤基础设施是下一代网络的物理基础 传统的 G 652 单模光纤在适应上述超高速长距离传送网络的发展需要方面已暴露出力不从 心的态势 开发新型光纤已成为开发下一代网络基础设施的重要组成部分 目前 为了适 应干线网和城域网的不同发展需要 已出现了两种不同的新型光纤 即非零色散光纤 G 655 光纤 和无水吸收峰光纤 全波光纤 五 光接入网 过去几年间 网络的核心部分发生了翻天覆地的变化 无论是交换 还是传输都已更新了好几代 不久 网络的这一部分将成为全数字化的 软件主宰和控制 的 高度集成和智能化的网络 而另一方面 现存的接入网仍然是被双绞线铜线主宰的 90 以上 原始落后的模拟系统 两者在技术上的巨大反差说明接入网已确实成为制约 全网进一步发展的瓶颈 唯一能够根本上彻底解决这一瓶颈问题的长远技术手段是光接入 网 接入网中采用光接入网的主要目的是 减少维护管理费用和故障率 开发新设备 增 加新收入 配合本地网络结构的调整 减少节点 扩大覆盖 充分利用光纤化所带来的一 系列好处 建设透明光网络 迎接多媒体时代 对人们生活的影响 ne 通信专家们发展光通信技术 首先就是因为光纤通信具有非常大的带宽资源 而提高传 输速度 在整个光通信系统中就是提高整个带宽 这是光通信的根本优势和发展要求 相 信大家都对 GB 这个单位不陌生 比如一个硬盘几百 GB 容量 这个大写的 B 是字节 一 个字节包含 8 个比特 bit 我们现在到家庭的宽带 ADSL 一般是 2 4Mb s 但如果是 光纤就可以到每秒 Gbit 级 每秒钟 26 太比特 Tb 相当于每秒 26000Gbit 是非常高的 传输速率了 他们在光信号的处理上特别是在调制器的工作方式上找到了一种新的好办法 使得在单位时间内可以加载更多的信息 我们做个类比 如运送的货物 单束激光相当于 单条高速公路的运输 那么在调制器工作方式得到改善后 信息传输速率提高了 相当于 把车的发动机的性能提高了或者说换了个大的车厢 货装得多了 而无论哪种形式 都使 这条运输线运载量大大增加 光通信技术发展在近十几年发展迅猛 与卫星通信 移动通信一起被看做是三大主要通信 技术 因为光波的频率比无线电波的频率高 波长比无线电波的波长短 因此光通信具有 传输频带宽 通信容量大和抗电磁干扰能力强等优点 互联网用户剧增 信息交流越来越 频繁 这给原有的通信网络带来了巨大的流量压力 光通信的这些优点是传统的电缆通信 无法比拟的 这也使光纤通信成为解决未来互联网发展巨大带宽需求的最终途径 光纤通 信的高速是不容置疑的 即使光纤通信形成了多级的通信网络 但到户的接入带宽也可以 实现每秒百兆比特 100Mbit 甚至千兆比特 Gbit 至于至今未能大范围应用 我想主 要是成本的问题 目前光纤通信的各器件的成本偏高 必然导致光纤到户后 成本合下来 每户要付几百甚至过千元的费用 普通家庭还很难承受得起 比如建设发展家庭 单位与医院联网的远程医疗 通过互联网传输 病人可以在家里接受 医生的