光纤通信技术系统组成、运用与发展论文.doc

光纤通信技术系统组成、运用与发展光纤通信技术系统组成、运用与发展李伟涛（单位：江苏正欣和通信发展有限公司 邮编：210008）论文摘要：光纤通信作为现代通信的主要通信方式，在现代通信网中起着举足轻重的作用。光纤是用二氧化硅为基本原材料制成，利用光波作为信息载体达到通信的目的，它具有价格低廉，体积小，重量轻，保密性高，传输系统所占空间小，解决了地下通道拥挤的问题，备受业内人士的青睐，在现代社会发展非常迅速，正向着更高水平、更高阶段发展，为人们的生活带来了更大的方便。关键字：光纤通信 组成 分类 发展1、 光纤通信系统组成： 光纤通信作为现代通信的主要通信方式，在现代通信网中起着举足轻重的作用。随着社会的不断进步，通信向大容量，长距离方向发展是必然趋势。光通信是以电通信发展而来的，是成熟的电通信技术与先进光子技术的结合，是利用光作为信息载体，以二氧化硅为基本原材料来传输携带信息的光波达到通信的目的。其系统组成（如图1所示）：光发射机、光纤与光接受机组成。在发射端，电端机把模拟信息（如话音）进行模/数转换，转换后的数字信号复用后再去调制发射机中的光源器件，一般是半导体激光器（LD），则光源器件就会发出携带信息的光波。如当数字信号为“1”时，光源器件发射一个“传号”光脉冲；当数字信号为“0”时，光源器件发射一个“空号”（不发光）。光发射机的作用就是进行电/光转换把数字化的电脉冲信号码流（如PCM话音信号）转换成光脉冲信号码流并输入到光纤中进行传输。光波经光纤传输后到达接受端。在接收端，光接收机把数字信号从光波中检测出来送给电端机，而电端机解复后再进行数/模转换，恢复成原来的模拟信息。光接收机的作用就是进行光/电转换，把数字电信号（通信信息）经过放大、均衡后在生出波形整齐的电脉冲信号，这样便完成了一次通信全过程。2、 光纤通信系统的分类与特点： 光纤通信系统可以根据系统所使用的传输信号形式、传输光的波长和光纤的类型进行不同的分类。2.1 按传输信号分类：按传输信号的不同，光纤通信系统可以分为：模拟光纤通信系统、数字光纤通信系统。2.1.1 模拟光纤通信系统：模拟光纤通信最主要的优点是不需要数字通信系统中的模/数转换和数/模转换，故比较经济。而且一个电视信号如采用数字通信方式，可不用频带压缩，140Mbit/s的系统只能通一路电视。在目前的技术情况下，为了在用户网传送多路宽带业务（如CATV），采用频率调制的频分多路复用的模拟光纤通信方式。2.1.2 数字光纤通信系统： 数字光纤通信系统是光纤通信的主要通信方式。其优点是抗干扰能力强，使用再生技术时噪声积累少，易于集成以减少设备的体积和功耗，转接交换方便，利于与计算机结合等。数字通信的缺点是所占的频率宽，而光纤的带宽比金属传输线要宽许多，弥补了数字通信所占频带宽的缺点。采用数字通信，中继器采用判决再生技术，噪声积累少，是最有利的光纤通信技术。目前各国在公用通信网中的长途干线和市内局间中继线路均纷纷采用数字光纤通信系统作为主要传输方式，以便实现传输网的数字化。2.2 按波长和光纤类型分类：按波长和光纤类型分类，光纤通信系统分为四类：(1)、短波长（0.85m左右）多模光纤通信系统；（2）、长波长（1.31m）多模光纤通信系统；（3）、长波长（1.31m）单模光纤通信系统；（4）、长波长（1.55m）单模光纤通信系统。2.3 光纤通信的特点：光纤通信与其他通信手段相比，其特点在于：2.3.1 频带宽，通信容量大：光纤比铜线（明线）或电缆有大得多的传输带宽，光纤通信系统与光源的调制特性、调制方式和光纤的色散特性有关。理论上其一根头发丝粗细的光纤可同时传输100亿个话路，虽目前远没有达到如此高的传输容量，但一根光纤同时传输50万个话路（40Gbit/s），比同轴电缆、微波等要高出几千乃至几十万倍以上。如果加上波分复用技术将一根光纤当作几十、几百根光纤使用，其通信容量是非常惊人的。2.3.2 损耗低、中继距离长： 由于光纤具有极低的衰减系数现已达到0.25db/km以下，配以适当的光发射机、光接收设备以及光放大器，可使其中继距离达到数百、数千公里，而且降低了通信系统传输设备的成本与复杂性，减少了许多的人力与物力，这是传统电缆无法相比的。2.3.3 无串音干扰，保密性好： 在电波传输的过程中，电磁波的泄露会造成各传输通道的串扰，而且容易被窃听，保密性差。光波在光纤中传输时只是在其芯区内进行，而任何泄露的射线都被环绕光纤的不透明包皮所吸收，即使在拐弯处，漏出的光波也十分微弱，哪怕光缆内的纤芯数很多，相邻信道也不会出现串音干扰，在光缆的外面，也无法窃听到光纤中的传输信息。2.3.4 适应能力强、体积小、重量轻、便于施工与维护、原材料来源丰富，价格低廉： 光纤通信适应能力强，不怕外界强电磁场的干扰、耐腐蚀、可挠性强（弯曲半径大于250mm时其性能不受任何影响）等；光缆在施工时方式灵活、多样，可直接埋设、管道布放，水、海底敷设、架空；制造光缆的原材料来源丰富，石英光纤的最基本原材料是二氧化硅，在大自然界中几乎是取之不尽的，因此随着科技的不断发展，光缆价格将十分的低廉，这也是传统电缆无法相比的。 虽然光纤还存在光放大难，电力传输困难，纤芯质地脆弱，弯曲半径不宜太小，机械强度低等一些缺陷，但这些问题都不是严重的，随着科技的发展这些问题将一一获得解决。由于光纤通信具有其独特的优点，不仅可以在通信住干线路中，还可以应用在电力通信控制系统中，进行工业监控、控制。其保密性能优越的特点在军事领域得到了广泛的运用。3、 光纤通信的应用与发展趋势：人类社会已经发展到了信息社会，声音、图象和数据等信息的交流量非常大。以往的通信手段已不能满足人们的需要，而光纤通信以其通信容量大、保密性能高、体积小、重量轻、原材料资源丰富、造价低廉、施工手段多样、灵活、方便、无再生中继距离长等一系列优点。其应用领域普及通信、交通、工业、医疗、教育、航天航空和计算机等各个行业，并向着更广更深的层次发展。3.1 光纤在公用电信网间作为传输线：由于光纤损耗低、通信容量大、直径小、重量轻和敷设容易，所以特别适用于市内电话中继线路及长途干线线路。3.2 局域网中的应用：这是一种把计算机和智能终端通过光纤连接起来，实现工厂、办公室、家庭自动化的局部地区数字信息网。3.3 满足不同网络层面的应用：为适应光传送网向更高速率、更大容量、更长距离方向发展，光纤通信不同层次网络对光纤要求也不尽相同。在核心网、城域网、局域网层面都得到了广泛的应用。3.4 应用于专网：光纤通信主要应用于电力、公路、铁路、矿山等通信专网，例如电力系统是我国专网中规模较大、发展较为完善的专网。随着通信网络光纤化趋势进程的加速，我国电力专用通信网在很多地区已经基本完成了住干线到接入网向光纤过渡的过程。目前，电力系统光纤通信承载的业务主要有语音、数据、宽带业务和IP等常规电信业务；电力生产专业业务有保护、安全自动装置和电力市场化所需的宽带数据等。可以说，光纤通信已经成为电力系统安全稳定运行以及电力系统生产生活中不可缺少的一个重要组成部分。3.5 作为危险环境下的通信线：诸如发电厂、化工厂、石油库等场所，对于防强电、防腐蚀、防危险化工产品流散、防火灾、防爆炸是非常重要的。因为光纤的不导电、不短路等优点在这些领域得到广泛的运用。3.6发展的趋势：3.6.1 光纤到户：现在移动通信发展速度惊人，因其带宽有限，终端体积不可能太大，显示屏幕有限等因素，人们依然追求相对固定终端，希望实现光纤到户。其魅力在于它有极大的带宽，是解决从互联网主干网到用户桌面的“最后一公里”瓶颈现象的最佳方案。随着技术的更新换代，光纤到户的成本将大大降低，不久可降到与DSL和HFC网相当，这使FTTH的实用化成为可能，其趋势将会得到很大的发展。3.6.2 全光网络：传统的光网络实现了节点的全光化，但在网络节点处仍用电器件，限制了目前通信网干线总容量的提高。而全光网络以光节点代替电节点，节点之间也是全光化，信息始终以光的形式进行传输与交换，交换机对用户信息的处理不在按比特进行，而是根据其波长来决定路由。全光网络具有良好的透明性、开放性、兼容性等，并能提供巨大的带宽、超大的容量、极高的处理速度、较低的误码率，网络结构简单，组网灵活，可随时增加新节点而不必安装信号的交换和处理设备。虽然全光网络具有许多的优点，但并不能独立于众多通信技术，还要与因特网、ATM网、移动通信网等融合。目前，它的发展虽还处于初级阶段，但具有良好的发展空间。4、 结 语： 光及光纤的应用正给人类的生活带来深刻的影响与变革,光纤通信是当今世界上发展最快的领域之一,它的发展将成为未来通信发展的主流。光纤通信系统中存在的一些不足与缺陷，将会随着科学技术的不断发展被一一克服。实现光纤到户、全光网络的时代将不会遥远了。 参考文献：1、乔桂红主编 光纤通信 人民邮电出版社 2005年5月 （4-11） 2、王雷 光纤通信的发展现状和未来 中国科技信息 2006年4月 （58-60